台阶式溢洪道滑行流相对水力特性规律研究

发布时间：2024-03-05 02:03

　　台阶式溢洪道消能效果显著、能大大减小下游消力池的尺寸、节省工程量和投资,但其水流规律复杂。本文对比研究了台阶式溢洪道和同体型的光滑溢洪道,并引入台阶式溢洪道相对流速、相对弗劳德数、相对消能率等3个相对水力参数。通过模型试验,分析了台阶式溢洪道流速、弗劳德数、消能率等常规水力参数及3个相对水力参数沿程变化规律、相对临界水深及溢洪道坡度对常规及相对水力参数的影响。分析结果表明:台阶式溢洪道常规水力参数沿程呈复杂的曲线变化规律,相对临界水深及坡度对常规水力参数的影响亦较为复杂,不便应用;台阶式溢洪道相对水力参数沿程表现出良好的线性相关关系,相关系数平均值为0.9887～0.9944;相对水力参数均随相对临界水深的增大而减小,随溢洪道坡度的增大而增大。通过对台阶式溢洪道相对水力参数沿程线性规律的定量分析,并结合光滑溢洪道成熟的水力计算理论,可为台阶式溢洪道复杂水力特性计算提供新方法。

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图1台阶式溢洪道及相对应的光滑溢洪道示意

则图1中台阶式溢洪道1"-1"断面的相对流速、相对弗劳德数及相对消能率可以分别写为：台阶式溢洪道的水深采用测针多次测量取平均值，断面平均流速采用实测单宽流量除以断面平均水深求得，进一步计算可得台阶式溢洪道断面弗劳德数及消能率。

图2流速沿程变化规律

由图2(a)—(c）可以得出，台阶式溢洪道阶顶过流断面平均流速随相对临界水深的增大而增大。为分析坡度对台阶式溢洪道流速的影响，首先选取试验一（θ=26.6°，d=1.0m,q=35.72m2/s）和试验三（θ=38.7°，d=1.0m,q=35.72m2/s）中的两组数据....

图3弗劳德数沿程变化规律

综上，台阶式溢洪道消能率沿程逐渐增大，且递增梯度也沿程逐渐增大；消能率随相对临界水深的增大而减小，随坡度的增大而增大。图4消能率沿程变化规律

图4消能率沿程变化规律

图3弗劳德数沿程变化规律4.2台阶式溢洪道相对水力特性规律

本文编号：3919505