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掺气分流墩台阶式溢洪道水力特性的研究

郑阿漫  
【摘要】: 本课题采用模型实验与理论分析相结合的研究方法,根据重力相似准则,对设掺气 分流墩前后的台阶式溢洪道进行了对比实验,研究了坡度为 30°和 51.3°的台阶式溢洪 道设墩前后水流流态、水面线、流速特性、压强特性及掺气浓度和消能效果,具体工 作如下: 1·观测了不同收缩比情况下掺气分流墩水舌的挑距及收缩断面水深,并求得了掺 气分流墩台阶式溢洪道的消能率,结合以往的研究成果,确定了掺气分流墩台阶式溢 洪道最优收缩比范围; 2.采用边界层理论和分段试算法计算了设墩前台阶式溢洪道光滑斜坡段的水面线, 比较了这两种方法的优劣,并提出了台阶段水面线的计算方法;研究了设墩后分流墩 水舌的轨迹和扩散特性,比较了设墩前后台阶段的水深沿程变化,并测得了台阶式溢 洪道不同断面处的流速,明确了台阶式溢洪道的消能是逐级台阶的累积效应; 3·研究了不同来流条件下设墩前后台阶式溢洪道单个台阶内时均压强、脉动压强 的分布规律及沿程变化。指出水平方向单个台阶内压强的变化是由内侧向外逐渐增大, 在台阶边缘因为剪切作用而轻微回落;而竖直方向是由台阶表面到底部逐渐增大;压 强沿程在台阶段呈波状变化,但总的趋势是沿程增加,这和一般溢洪道上压强的沿程 减小形成鲜明对比,也说明了台阶式溢洪道的减速消能作用; 4.试验研究了设墩前后台阶式溢洪道台阶上掺气浓度的断面分布及沿程变化规律 并比较了不同形式的溢烘道消能效果,结果证明掺气分流墩台阶式溢洪道有很好的消 能减蚀作用。 本课题属四川大学国家重点实验室资助项目“掺气分流墩与台阶式溢洪道联合应用 的水力特性”的研究内容,成果可供实际工程参考。


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