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低水头水利工程消能工的研究

唐文超  
【摘要】: 低佛氏数水跃的消能防冲是低水头水利工程的一个普遍水力学问题,其特点是水跃消能率低,下游存在较大波浪,不仅淘刷岸坡、影响工程的运行,而且对下游河床冲刷严重。如何有效的解决低佛氏数水跃的消能防冲问题是低水头水利工程中的难题之一。 以实际工程中存在的低水头消能工为研究对象,采用K~ε方程紊流模型并结合VOF追踪自由水面法,通过数值模拟对USBR-Ⅳ型、ISI型、SAF型和T型等四种国内外常用低佛氏底流消能工在消能效果、流态分布、工程造价等方面进行对比研究,从而获得消能效果较好的型式。消力墩是消力池可选组成之一,为了提高消能工的消能效率,提出了一种新型消力墩。从消力墩的下游水流流态、水流流速分布情况和消能效率等方面进行优化设计,并且与传统消力墩的消能防冲效果进行了比较,以期为工程设计提供科学实效的理论支撑和参考。 研究结果表明:在低佛氏数水流条件下,与传统消力墩比较,新型消力墩显示了较好的消能效果。同时,新型消力墩结构简单,易于施工,工程量较少,用于低佛氏数水流消能安全可靠,适于推广应用。


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