多股多層水平淹沒射流的消能研究.pdf

1、本文在總結前人研究的舞基礎上,提出了多股多層水平淹沒射流消能.多股多層水平淹沒射流消能既是傳統(tǒng)水躍消能形式向復雜空間三元水躍消能形式的發(fā)展,也沿襲了流體力學中關于多股淹沒射流研究的一些思想和方法,可以說是一種新型的泄洪消能方式.本文通過理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬三者相結合的方法對其消能機理和流態(tài)穩(wěn)定性做了分析和研究,其主要研究內(nèi)容和成果有:1、通過對前人研究成果的分析,指出具有跌坎和突擴的空間三元水躍能夠適應不同的下游水位,其流態(tài)穩(wěn)定

2、性和消能效果要優(yōu)于二元水躍,尤其是解決了底流消能臨底流速大,消力池底板易遭受沖刷破壞等比較突出的難題.2、結合工程實際需要,提出了基于空間三元水躍消能機理和挑流多股淹沒射流消能機理的多股多層水平淹沒射流消能形式.3、從傳統(tǒng)水力學的角度出發(fā),推導出單股單層、多股單層和多股多層水平淹沒射流三種消能方式的消能率計算公式,定性分析比較了消能效果的優(yōu)劣和影響消能效果的主要因素,發(fā)現(xiàn)多股多層水平淹沒射流較前兩種方法的流態(tài)穩(wěn)定性和消能效果都好.4、數(shù)

3、值模擬技術能彌補物理模型測試手段的不足,能夠得到三元淹沒水躍詳細的流場水力特性,如流速及壓強分布、紊動能及其耗散率分布等.比較物理模型實驗結果與相應的數(shù)學模型計算結果得到的水力參數(shù)及其分布,二者吻合良好,從而證實數(shù)值模擬結果基本正確、可信.5、通過對單層多股和多層多股水平淹沒射流兩種消能方式在三種工況下的數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn):多股多層水平淹沒射流由于水股間的碰撞大,相互間的剪切作用加劇,消能效果明顯比單層多股好.6、在向家壩水電站消能建筑物

4、的基礎上,設計制作了多股多層水平淹沒射流的水力學模型.7、試驗研究表明,表、中孔的坎高應足夠大,才能有效地降低消力池臨底流速.8、試驗研究表明,射入消力池水股的斷面形狀對于消力池流態(tài)隨下游水位而變的流態(tài)穩(wěn)定性有明顯影響,水平方向窄而垂直方向厚的水舌適應水位變化的穩(wěn)定性較好,能始終保持水平淹沒射流狀態(tài);寬而扁的水舌適應水位變化的穩(wěn)定性較差,容易隨下游水位的升高或降低而潛底或上漂.泄槽的體型以等寬泄槽或微收縮泄槽為宜.9、試驗研究表明,延長