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《天津大学》 2007年
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水流脉动壁压特性及其相似律研究

刘昉  
【摘要】: 近年来,随着高坝的不断兴建,泄洪消能防护结构因为水流脉动荷载的强烈作用而发生破坏的问题受到了极大的关注。目前在建和拟建的大坝,无一例外要对泄洪消能防护结构的稳定性问题进行系统的研究。虽然对水流脉动荷载的研究已经取得了一定成果,但是由于在理论上缺乏足够的认识,许多决定结构安全性的关键数据仍然要通过相应的水工模型试验来获得。因此如何利用模型试验结果来正确估计原型上的脉动荷载就成为工程上所关心的内容。对于脉动壁压在缝隙内的传播规律,理论计算还只限于简单边界条件下的问题,而系统的试验研究成果也比较少。本文将对这些问题进行深入的研究,具体内容包括: (1)综合流场影响理论和涡旋传递理论对脉动壁压的成因与机理进行了探讨,从N-S方程出发讨论了脉动壁压的相似性问题。 (2)对脉动壁压相似律试验结果的幅值特征进行了分析,内容包括脉动壁压强度、偏差系数、峰度系数、概率密度函数和特征函数等,并在分析结果的基础上综合研究了系列比尺模型脉动壁压幅值特征的相似律问题。 (3)对脉动壁压相似律试验结果的相关特征及频谱特征进行了分析,内容包括自相关函数、时间积分尺度、瞬时空间相关函数、空间积分尺度和功率谱密度函数等,并在分析结果的基础上综合研究了系列比尺模型脉动壁压相关特征和频谱特征的相似律问题。 (4)对脉动壁压在缝隙内传播规律试验结果进行了分析,内容包括缝隙内脉动压强沿程分布和缝隙宽度的影响,衬砌底板块上下表面点脉动压强特征、上下表面脉动荷载特征、脉动上举力特征和脉动壁压点面转换关系等。 (5)通过大涡模拟对脉动壁压进行了数值计算,并将计算结果与试验结果进行了对比。 综合以上研究发现,水跃区和冲击射流区内脉动壁压符合重力相似律。脉动壁压在缝隙内以压力波的形式传播,沿程分布规律与衬砌底板块上表面脉动壁压的分布规律一致,强度则随缝隙宽度的增大而减小。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TV131.6

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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2 刘安富;宽尾墩消力池透水底板水动力特性研究[D];天津大学;2012年
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【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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中国重要报纸全文数据库 前7条
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3 何永梅 刘红英;莴笋茎部缘何开裂[N];湖南科技报;2007年
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6 本报通讯员 毛兆民;“掺气分流墩水力特性研究”获陕西省科技一等奖[N];中国水利报;2003年
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2 赵安;基于光电容积脉搏波的亚临床动脉弹性功能研究[D];第三军医大学;2008年
3 杨坚;大鼠食道的被动生物力学特性[D];北京工业大学;2003年
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1 王君祺;脉冲爆震发动机内流场数值研究[D];南京理工大学;2007年
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