海漫扩散式消力池水流特性实验研究

发布时间：2017-08-25 17:25

  本文关键词：海漫扩散式消力池水流特性实验研究

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【摘要】：消力池是水利工程中常见的底流消能,通常建在河道的闸、桥、陡坡等之后,以消减上下游水位差产生的能量,降低河道水流流速,避免河道冲刷造成破坏。消力池的组成一般包括消力池前陡坡、消力池、海漫及防冲槽等部分,常见消力池为等宽矩形式,即从消力池上游至海漫段为等宽矩形。工程实践中有自消力池前段开始断面扩散的扩散式消力池。本文研究的是海漫扩散形式的消力池。海漫扩散式消力池是指直接从海漫开始河道断面大于消力池断面,即从消力池末端开始,河道断面以与河道中心线成不同扩散角度渐扩或突扩的消力池。目前,对海漫扩散式消力池理论研究较少,本文紧密结合工程实践中海漫扩散式消力池长度和深度计算关键技术问题进行研究,通过对海漫扩散式消力池的水力学实验,探讨海漫断面边墙扩散后消力池内水流特性,为工程实践提供海漫扩散式消力池设计的应用基础理论与技术支撑。论文中进行了海漫非扩散消力池、突扩比为1.2、1.4、1.5与渐扩角为18.43°、26.57°、45°的海漫渐扩式消力池共七个方案的水工模型实验,通过对实验数据的分析,主要得到以下结论:(1)海漫扩散式消力池池内水流流态及下游河道水流紊动结构具有以下变化规律:流量相同,随着突扩比与渐扩角的变大,消力池内水流流态越不稳定,坎后边壁处漩涡越大,池后菱形波越大越明显;突扩比或渐扩角相同,流量越大,消力池内与消力池后水流流态越不稳定,消力池内水波翻滚越剧烈,消力池内水跃长度越小,消力池后菱形波的形状越明显;(2)海漫扩散式消力池内的水流特性,包括消力池内、池后扩散段的水深变化,消力池内的弗劳德数Fr1以及消力池的消能效果均与海漫扩散式消力池的扩散形式有关,具体与其突扩比和渐扩角的大小有关;(3)从水流流态与消能率大小综合分析,海漫渐扩角为26.57°消力池水力学特性最好;(4)本文中通过对比、总结、归纳初步提出了海漫不同突扩比和海漫不同渐扩角的海漫渐扩式消力池内的跃后水深经验计算公式与消力池长度的设计经验公式。
【关键词】：海漫扩散式消力池 突扩比 渐扩角 水流特性
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV653;TV135.2
【目录】：

• 中文摘要6-7
• Abstract7-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究目的9
• 1.3 研究意义9-10
• 1.4 国内外研究现状10-17
• 1.4.1 消能形式10-14
• 1.4.2 水跃的研究现状14-17
• 1.4.3 水跃的数值分析17
• 1.5 研究内容17-18
• 1.6 技术路线18
• 1.7 主要创新研究18-20
• 2 实验设计方法20-27
• 2.1 实验场地20
• 2.2 实验模型20-23
• 2.3 实验测试23-27
• 2.3.1 测量断面设计23-25
• 2.3.2 测试仪器与测试方法25-27
• 3 海漫扩散式对消力池池内及池后水流特性的影响分析27-52
• 3.1 海漫突扩式消力池对水流流态的影响分析27-31
• 3.1.1 测试结果27-29
• 3.1.2 测试结果分析29-31
• 3.2 海漫渐扩式消力池对水流特性影响分析31-34
• 3.2.1 测试结果31-32
• 3.2.2 测试结果分析32-34
• 3.3 消力池内水位分析34-42
• 3.3.1 消力池内水位分布34-36
• 3.3.2 流量相同，扩散方案不同，消力池内水位分析36-39
• 3.3.3 扩散方式相同，流量不同，消力池内水位变化趋势分析39-42
• 3.4 消力池后扩散段水位分析42-51
• 3.4.1 消力池后扩散段水位分布42-45
• 3.4.2 流量相同，，扩散方式不同，消力池后扩散段水位变化趋势分析45-49
• 3.4.3 扩散方式相同，流量不同，消力池后扩散段水位分析49-51
• 3.5 小结51-52
• 4 不同海漫扩散方案消力池消能效果分析52-58
• 4.1 消力池内Fr1分析52-55
• 4.1.1 扩散方案相同，流量不同，海漫扩散式消力池内Fr1的变化规律52-54
• 4.1.2 流量相同，扩散方式不同，海漫扩散式消力池内的Fr1变化规律54-55
• 4.2 消力池内消能率Kj分析55-57
• 4.3 小结57-58
• 5 海漫扩散式消力池设计58-68
• 5.1 海漫扩散式消力池跃后水深计算58-62
• 5.1.1 消力池跃后水深的计算58-59
• 5.1.2 探索海漫扩散式消力池内的跃后水深计算公式59-62
• 5.2 海漫扩散式消力池水跃长度计算62-65
• 5.2.1 水跃长度计算公式62-65
• 5.2.2 探索海漫扩散式消力池内水跃长度计算公式65
• 5.3 海漫扩散式消力池池深计算65-67
• 5.4 小结67-68
• 6 结论与展望68-70
• 6.1 结论68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75-76
• 硕士研究生阶段论文发表情况76

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本文编号：737613