收藏本站
收藏 | 论文排版

低弗劳德数消力池梯形墩-悬栅联合消能工水力特性及布置参数优化研究

俞晓伟  
【摘要】:低弗劳德数水跃由于水面波动大、消能率低等问题成为水利工程亟待解决的重要科学问题。本文结合新疆五一水库泄洪洞实际工程,通过模型试验和数值模拟手段,以低弗劳德数底流消力池内梯形墩-悬栅联合消能工为研究对象,针对低弗劳德数水流条件下,对比分析消力池内加设梯形墩和悬栅后水力特性变化规律,阐明其能量耗散机理,优化梯形墩和悬栅的布置参数。最终得出以下主要结论:(1)在2Fr4.5水流条件下,加设梯形墩-悬栅联合消能工的消力池内水深分布均匀,消力池底板沿程压力分布梯度和时均压力分布系数C_P波动幅度较小,整体稳定性较优;动能修正系数基本保持在1α2的范围区间内,可有效改善入池断面流速分布;消能率由传统消力池52.25%、65.14%、67.96%分别提升至56.74%、74.88%、77.75%。(2)梯形墩-悬栅联合消能结构能量耗散主要由水跃能量耗散、梯形墩三元剪切耗散和悬栅沿程耗散三部分组成。梯形墩和悬栅置入改变水跃结构,底部水跃区是主要能量耗散区;梯形墩改变入池水流结构,在墩后形成三元扩散射流,能量再次耗散;悬栅过流区的摩阻作用及栅后逆时针涡旋,沿程机械能进一步耗散,三者相互作用充分发挥联合消能工叠加消能作用。(3)构建梯形墩-悬栅消力池内梯形墩体型和布置参数,对比分析不同体型布置参数下池内流态、流速分布和消能率变化规律得出:消力池内梯形墩双排交错布置,墩高比C=0.436、收缩比β=0.4,布置相对位置ξ_d=0.35、排间距比ξ_r=0.16左右时,整体流态相对较为稳定,池内流速垂向分布梯度增大,三种工况下消力池末端出口流速分别降至0.26m/s、0.44m/s、0.48m/s,消能效果显著。(4)基于梯形墩优化布置形式,构建梯形墩-悬栅联合消力池内悬栅布置参数,最终得出:梯形墩双排交错布置,墩高比C=0.436、收缩比β=0.4,布置相对位置ξ_d=0.35、排间距比ξ_r=0.16,悬栅布置高度比ξ_h=1、布置间距比ξ_l=0.727、布置区间比ξ_a=0.637左右时,水跃区和悬栅沿程区域紊动能及涡量强度分布范围扩大,能量耗散加剧,较传统消力池消能率分别提升了4.75%、10.67%、10.75%。研究结果可为底流消力池研究提供参考借鉴。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 赵东阳;尹进步;王国杰;杨彦;杨钊;张曙光;;高水头单侧渐扩消力池水力特性数值模拟研究[J];中国农村水利水电;2019年09期
2 刘要来;彭勇;张永涛;;有压泄洪洞突扩突跌式非对称消力池水力特性研究[J];水利建设与管理;2020年10期
3 李元杰;陆文合;;角木塘水电站大流量底流消力池结构设计[J];广西水利水电;2019年02期
4 陈忠儒,朱文光;多级消力池的运行及其水力特性[J];水力发电;1991年04期
5 李中枢,潘艳华,杨敏,陈树滋;T形墩消力池的水力特性与体型研究[J];水利学报;1995年03期
6 陈小云;曾宇;;某工程泄洪隧洞波状底板消力池水力特性研究[J];水电能源科学;2022年11期
7 李彦坡;李会平;缑文娟;孟涛;;阿尔塔什导流洞消力池水力特性研究[J];水利规划与设计;2022年12期
8 宓涌民;冬俊瑞;;戽式消力池的水力特性研究[J];水利水运科学研究;1988年01期
9 李平;;消力池长度对池内水力特性的影响研究[J];吉林水利;2020年01期
10 王文兵;邱勇;周鑫宇;吴锦钢;刘泰明;;不同格栅布置对消力池池长影响研究[J];浙江水利水电学院学报;2021年01期
11 彭诚;王均星;郑梅玲;连子怡;;渐扩式折坡消力池的水力特性试验研究[J];水电能源科学;2016年05期
12 王立杰;秦宏飞;李特;;收缩墩与跌坎消力池水力特性的试验研究[J];水利水电技术;2016年10期
13 谢省宗,林秉南;宽尾墩消力池联合消能工的消能机理及其水力计算方法[J];水力发电;1991年01期
14 彭诚;张康乐;吴昊;;分水墙对表底孔共用消力池水力特性的影响[J];水电能源科学;2019年02期
15 杜振康;尹进步;朱光明;何红;闫秀秀;;不同扩散角下单侧渐扩消力池水力特性研究[J];水资源与水工程学报;2022年02期
16 王忠诚;;T形墩消力池的试验研究技术及经济效益评价[J];工业技术经济;2005年06期
17 刘达;李连侠;黄本胜;廖华胜;;双浅水垫消力池水力特性的数值模拟与试验研究[J];水利学报;2012年05期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 潘江洋;冯树荣;李延农;戴晓兵;张金婉;张永涛;张苾萃;;高坝大功率泄洪高低跌坎式消力池新型消能技术[A];创新时代的水库大坝安全和生态保护——中国大坝工程学会2017学术年会论文集[C];2017年
2 李沐春;闫文峰;彭崇华;陈颖;;沙沱水电站消力池排水优化[A];2021年电力行业技术监督优秀论文集[C];2021年
3 彭诚;郑洪;张康乐;吴昊;;表底孔共用消力池消能数值模拟研究[A];中国水利学会2018学术年会论文集第三分册[C];2018年
4 郑梅玲;;数值模拟在渐扩式折坡消力池中的应用[A];第十届海峡论坛·2018海峡两岸能源论坛论文集[C];2018年
5 吴宇峰;;水平矩形扩散消力池的设计[A];中国水力发电工程学会水文泥沙专业委员会第四届学术讨论会论文集[C];2003年
6 孙会;崔莉;王庆国;;消力池尾坎受力特性试验研究[A];第十八届全国水动力学研讨会文集[C];2004年
7 罗秉珠;;戽流消能技术的新发展——岩滩水电站宽尾墩与戽式消力池联合消能工的研究与应用纪实[A];2002年水工专委会学术交流会议学术论文集[C];2002年
8 魏晶晶;李连侠;张法星;廖华胜;李秋林;唐玉川;易文敏;吴文涛;;二级斜坡进口式浅水垫消力池模型试验及数值研究[A];第二十九届全国水动力学研讨会论文集(下册)[C];2018年
9 唐玉川;李连侠;廖华胜;张法星;李秋林;魏晶晶;易文敏;沈焕荣;;突扩型进口浅水垫消力池底板附加挑流结构水力特性研究[A];第二十九届全国水动力学研讨会论文集(下册)[C];2018年
10 张俊霞;李莉;张建伟;;西霞院泄洪闸消力池底板排水方案计算分析[A];中国水利学会2008学术年会论文集(上册)[C];2008年
11 徐根海;;新型联合消能工在岗曲河二级水电站工程中的应用[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
12 杨亚斌;闭多能;阙光英;;柬埔寨王国斯登沃代一级水电站宽尾墩—井式消力池消能工试验研究[A];南方十三省(区、市)水力发电工程学会联络会暨学术交流会论文集[C];2009年
13 王伟;邹金波;;斜层铺筑在消力池中导墙施工中的应用[A];2012年度碾压混凝土筑坝技术交流研讨会论文集[C];2012年
14 刘延琼;刘艳如;张溯明;张挺;;高扩散低收缩差动式挑坎不同体型参数水力特性研究[A];福建省第十三届水利水电青年学术交流会论文集[C];2009年
15 易萍华;;黄河小浪底水库消力池边坡稳定性破坏概率分析[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年
16 陈明战;孙新艳;蒋召平;;转速对螺杆泵水力特性影响及计算推导方法研究[A];《采油工程》第2卷第3册[C];2012年
17 傅金祥;赵玉华;张振义;;蓄水装置水力特性对水质的影响研究[A];中国土木工程学会水工业分会第四届理事会第一次会议论文集[C];2002年
18 王学功;王军;;折线消力池水力计算的新方法[A];第十三届全国水动力学研讨会文集[C];1999年
19 张铭;范子武;乌景秀;马振坤;费香波;;苏州古城河网水力特性研究[A];2013年水资源生态保护与水污染控制研讨会论文集[C];2013年
20 叶发文;彭勇;殷荣岗;张建民;张建海;;消力池引发的近场振动响应规律研究[A];第七届四川省博士专家论坛论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李树宁;跌坎消力池水动力荷载研究[D];天津大学;2012年
2 董天松;异形消力池消能机理与脉动压强特性研究[D];天津大学;2016年
3 李会平;底流消力池水动力荷载特性研究[D];天津大学;2014年
4 李一博;二维吸渗与入渗条件下土壤水力特性参数反演方法研究[D];西北农林科技大学;2018年
5 周招;考虑水流横向扩散作用的消力池消能机理研究[D];武汉大学;2019年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 俞晓伟;低弗劳德数消力池梯形墩-悬栅联合消能工水力特性及布置参数优化研究[D];新疆农业大学;2022年
2 秦宏飞;收缩墩与跌坎消力池联合消能工水力特性的试验研究[D];西安理工大学;2016年
3 高尚;低弗劳德数消力池趾墩-悬栅联合消能工水力特性及布置优化研究[D];新疆农业大学;2021年
4 候艳萍;收缩墩—跌坎消力池联合消能工水力特性的数值模拟[D];西安理工大学;2016年
5 何文浩;泄洪闸首级跌坎消力池水力特性的试验研究与数值模拟分析[D];扬州大学;2012年
6 卢洋亮;梨园水电站跌扩型消力池水力特性研究[D];西北农林科技大学;2021年
7 秦翠翠;跌坎消力池水力特性研究[D];天津大学;2012年
8 张文静;突扩式跌坎消力池水力特性实验研究[D];山东农业大学;2017年
9 李天翔;浅水垫消力池水力特性研究[D];四川大学;2006年
10 代述兵;与X型宽尾墩联合消能的消力池水力特性研究[D];西北农林科技大学;2015年
11 谢世平;跌坎式消力池水力特性数值模拟研究[D];长江科学院;2012年
12 孙韵;加糙消力池水力特性研究[D];大连理工大学;2009年
13 王忠诚;T形墩消力池的试验研究与工程应用[D];大连理工大学;2002年
14 杨浩宇;尼雷尔水电站表孔消力池嵌槽体型研究[D];西北农林科技大学;2022年
15 张雪;突扩式跌坎消力池水流紊动特性研究[D];山东农业大学;2022年
16 沈浩;表底孔共用消力池联合消能试验与数模研究[D];武汉大学;2017年
17 张曙光;旬阳水电站左五孔泄洪冲砂闸消力池体型研究[D];西北农林科技大学;2019年
18 陆杨;T型墩消力池优化设计试验研究及数值模拟[D];石河子大学;2013年
19 沈欣菲;斜向消力池水动力特性试验研究[D];山东农业大学;2020年
20 张慧;跌坎及突扩型消力池水动力特性研究[D];天津大学;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978