齿墩型内消能工水力特性试验研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:aquarius215
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随着我国高坝的不断建设,高水头泄水建筑物的消能问题日益受到人们的关注,内消能工作为一种新的消能方式,其高效的消能效果,多样的体型选择以及对原生生态环境的有力保护,值得我们进行不断地探索和深入地研究。在前人对孔板和洞塞内消能工的研究基础上本文提出了一种齿墩型内消能方式,其特点是在管道内均匀布置齿墩以达到消能的目的。本文采用物理模型试验的方法结合理论分析,对齿墩型内消能工的消能特性和脉动压强特性进行了初步的探索和研究,主要研究内容和结论有:1.齿墩型内消能工整个试验段的水头损失由两部分组成,一部分是齿墩段引起的突缩突扩的局部水头损失;另一部分为沿程水头损失。2.通过对两种齿墩数量不同方案时均压强沿程分布的研究表明齿墩型内消能工的时均压强沿程分布规律基本相同,均是在齿墩段进口处迅速递减,在齿墩段出口处达到最小值,而后逐渐恢复平稳。对各方案齿墩段后压强恢复平稳的位置分析表明面积收缩比越大,压强恢复平稳的位置就越靠后。3.通过对各方案流量系数的计算,分析了影响齿墩型内消能工过流能力的主要因素,得出了两种不同齿墩数量流量系数与面积收缩比之间的关系表达式。结果表明,面积收缩比是影响过流能力的主要因素,在相同齿墩数量下面积收缩比越小,其过流能力就越小;在面积收缩比基本相同的情况下,齿墩数量增加一定程度上减小了其过流能力。4.通过试验分析得出了两种齿墩数量下的水头损失系数与面积收缩比之间的关系表达式。面积收缩比越大,水头损失系数就越小,消能效果就越差;在面积收缩比基本相同的情况下,齿墩数量增加有助于增强其消能效果。研究结果表明雷诺数对水头损失系数几乎没有影响。5.通过脉动压强的特性分析表明:各方案脉动压强的沿程分布情况基本相同,脉动压强的最大点出现在齿墩段出口附近,而后衰减逐渐趋于平稳;面积收缩比越大其脉动压强越小;在面积收缩比基本相同的情况下,体型Ⅰ(5个齿墩)的脉动压强大于体Ⅱ(6个齿墩),这表明齿墩数量增多有助于消弱脉动压强;各方案的壁面脉动压强虽然不完全按正态分布,但其偏离程度不大。6.在试验范围内,齿墩型内消能方式的消能率最高可达75%,能够大量的消除管道内多余的能量,是一种有效的消能形式。
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