低弗氏數(shù)下旋漿式消力墩消能研究.pdf

1、小水電開發(fā)是我國水力水電開發(fā)的重要方向,可靠的泄水建筑及其消能防沖設(shè)施是水電工程的重要安全保證。但小水電其水頭低、佛氏數(shù)小,消能效率低,下泄水流大量余能可能嚴(yán)重沖刷下游河床河岸,繼而危及工程安全。因此,開展低弗氏數(shù)的消能特性研究,研發(fā)經(jīng)濟(jì)方便的新型消能工,對目前大力提倡的小水電開發(fā)具有重要的意義。
　　 本文基于水流通過水輪機(jī)后,尾水余能僅有極少部分,加之旋槳的轉(zhuǎn)動可增強(qiáng)摻混強(qiáng)度、調(diào)整流速分布等思路,提出一種新型的輔助消能工——

2、旋槳式消力墩。并通過自己設(shè)計建立的消能試驗?zāi)Ｐ?進(jìn)行了多級流量、多種輔助消能工的對比試驗,再通過理論分析,獲得了以下主要結(jié)論:
　　 (1)在非對稱來流條件下,通過消力池及出池水流的流態(tài)、單股水流最大動能、流速分布、底流速系數(shù)、流速均方差、流速重心、能量損失系數(shù)等對比分析,表明消力池內(nèi)加設(shè)旋漿式消力墩后,水流調(diào)勻效果十分明顯,消能效果顯著提高。出池最大流速可最大減小30％,臨底流速可減小40～60%,表征流速分布均勻性的流速均方

3、差減小約50%,平均能量損失系數(shù)從無輔助消能工的0.277提高到0.395～0.426,單股水流最大動能急劇減小,最高減幅達(dá)76.91%,平均減幅52.32%。
　　 (2)依據(jù)試驗成果,從調(diào)勻流速分布,減小臨底流速,增大能量損失系數(shù)等綜合分析,作為輔助消能工的另一種形式——消力坎有一個高度使其綜合效果最佳,即略高于尾坎,本文為3.5cm,高于尾坎0.5cm。
　　 (3)通過多種輔助消能工對比試驗,綜合分析消能工流速調(diào)

4、勻和消能效果,其優(yōu)劣次序為消力坎、旋槳組合消力墩、常規(guī)消力墩、旋槳式消力墩。出池最大流速相對比值為0.83:0.84:0.87:1.00,底流橫向分布均方差相對比值為0.12:0.44:0.42:1.00,能量損失系數(shù)相對比值1.03:1.01:0.98:1.00。因此,單設(shè)本文采用的旋槳式消力墩,其流速調(diào)勻效果與其他相比還有較大差距,消能效果也不占優(yōu)勢。
　　 (4)在常規(guī)消力墩前加設(shè)旋槳后,在垂向調(diào)流效果方面優(yōu)于其他輔助消能