帶鍵槽透水底板脈動壓力試驗研究
發(fā)布時間：2019-08-24 08:08
【摘要】：消力塘防護結(jié)構(gòu)是大壩安全的第一道防線,消力塘的安全是高壩泄洪安全的前提與保障。依托向家壩物理模型,以將"主動防護"與"被動防護"相結(jié)合的帶鍵槽的透水底板為試驗對象進行試驗,主要針對帶鍵槽透水底板的脈縫隙水流壓力特性、下表面的脈動壓力分布規(guī)律、時空相關(guān)性、空間相關(guān)性和壓力頻譜特性進行試驗分析。結(jié)果表明,在水躍穩(wěn)定區(qū),增設(shè)透水孔后,帶鍵槽底板下表面及垂直縫隙處各測點脈動壓強最大值和脈動壓強系數(shù)有所減小;帶鍵槽底板下表面各測點間的相關(guān)性有所減小,同時渦漩的空間積分尺度與保持性減小;底板下表面及鍵槽處各測點的功率譜密度有所減小,并趨于低頻。
【圖文】：
/s，消能工為中－表孔交叉間隔布置的底流消能形式，共有12個表孔和10個中孔。消力塘長228m，分左右兩區(qū)為平底板結(jié)構(gòu)。試驗?zāi)Ｐ捅瘸卟捎弥亓ο嗨茰蕜t，比尺為1∶80。主要針對左半?yún)^(qū)消力塘的6個表孔和5個中孔同時泄水進行試驗測量。由于要保證模型相似性，底板的模型材料要滿足結(jié)構(gòu)的動力相似要求，故底板采用加重橡膠材料，其重度和彈性模量能滿足結(jié)構(gòu)動力相似準則，能在承受水動力荷載后保證變形相似，反映實際工程的特征。在底板中間位置布置9塊20cm×20cm×12cm的加重橡膠板塊，其他地方采用有機玻璃填平，試驗板塊布置如圖1。在順水流方向上，板塊沿垂直方向增設(shè)鍵槽，鍵槽布置如圖2。在板塊上均勻布置貫穿板塊的孔徑為0.35cm的透水孔36個，開孔率為3.5%［11］。由于縫隙水流比較復(fù)雜，這種縫隙水流屬于層流范疇。弗勞德準則已不再適用，原型中的縫隙與模型縫隙大小屬于同量級，因此，滿足了模型與原型縫隙的流場相似，也就滿足了壓力脈動相似［12］。所有板塊之間保留2mm的間隙以保證動水壓力傳遞的相似性。圖1試驗板塊布置(單位:mm)Fig.1Testplatelayout(unit:mm)圖2鍵槽布置(單位:mm)Fig.2Keygroovelayout(unit:mm)由于條件所限，試驗采用16通道DJ800脈動壓力測試系統(tǒng)，其壓力傳感器測點布置為:上表面測點1～4，下表面測點5～8，縫隙一側(cè)測點9～13，另一側(cè)14～16，且脈動壓力傳感器都布置在板塊各表面中心軸線上。帶鍵槽底板各測點的脈動壓力傳感器布置見圖3。在保證縫隙邊界條件不改變的情況下，計算出不同弗勞德數(shù)下脈動壓力傳播特性，每組試驗均進行3次數(shù)據(jù)采集，以避免偶然因素引起的試驗誤差，增加試驗可信度。工況設(shè)計為:工況1，F(xiàn)r=6.30，上游水位352m，下游水位285m;工況2，F(xiàn)r=6.05，上游水位360m，下游水位287m;工況3，F(xiàn)r=5.0
?2個表孔和10個中孔。消力塘長228m，分左右兩區(qū)為平底板結(jié)構(gòu)。試驗?zāi)Ｐ捅瘸卟捎弥亓ο嗨茰蕜t，比尺為1∶80。主要針對左半?yún)^(qū)消力塘的6個表孔和5個中孔同時泄水進行試驗測量。由于要保證模型相似性，底板的模型材料要滿足結(jié)構(gòu)的動力相似要求，故底板采用加重橡膠材料，其重度和彈性模量能滿足結(jié)構(gòu)動力相似準則，能在承受水動力荷載后保證變形相似，反映實際工程的特征。在底板中間位置布置9塊20cm×20cm×12cm的加重橡膠板塊，其他地方采用有機玻璃填平，試驗板塊布置如圖1。在順水流方向上，板塊沿垂直方向增設(shè)鍵槽，鍵槽布置如圖2。在板塊上均勻布置貫穿板塊的孔徑為0.35cm的透水孔36個，開孔率為3.5%［11］。由于縫隙水流比較復(fù)雜，這種縫隙水流屬于層流范疇。弗勞德準則已不再適用，原型中的縫隙與模型縫隙大小屬于同量級，因此，滿足了模型與原型縫隙的流場相似，也就滿足了壓力脈動相似［12］。所有板塊之間保留2mm的間隙以保證動水壓力傳遞的相似性。圖1試驗板塊布置(單位:mm)Fig.1Testplatelayout(unit:mm)圖2鍵槽布置(單位:mm)Fig.2Keygroovelayout(unit:mm)由于條件所限，試驗采用16通道DJ800脈動壓力測試系統(tǒng)，其壓力傳感器測點布置為:上表面測點1～4，下表面測點5～8，縫隙一側(cè)測點9～13，另一側(cè)14～16，且脈動壓力傳感器都布置在板塊各表面中心軸線上。帶鍵槽底板各測點的脈動壓力傳感器布置見圖3。在保證縫隙邊界條件不改變的情況下，計算出不同弗勞德數(shù)下脈動壓力傳播特性，每組試驗均進行3次數(shù)據(jù)采集，以避免偶然因素引起的試驗誤差，增加試驗可信度。工況設(shè)計為:工況1，F(xiàn)r=6.30，上游水位352m，下游水位285m;工況2，F(xiàn)r=6.05，上游水位360m，下游水位287m;工況3，F(xiàn)r=5.06，，上游水位370m，下游水位290m;工況4，F(xiàn)r=4.60，上游水位3
【作者單位】： 天津大學(xué)水利工程仿真與安全國家重點實驗室;
【基金】：國家重點研發(fā)計劃(2016YFC0401705) 國家自然科學(xué)基金青年基金資助項目(51309177) 高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃(B14012) 高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金(新教師類)(20120032120051)
【分類號】：TV135.2
【圖文】：
/s，消能工為中－表孔交叉間隔布置的底流消能形式，共有12個表孔和10個中孔。消力塘長228m，分左右兩區(qū)為平底板結(jié)構(gòu)。試驗?zāi)Ｐ捅瘸卟捎弥亓ο嗨茰蕜t，比尺為1∶80。主要針對左半?yún)^(qū)消力塘的6個表孔和5個中孔同時泄水進行試驗測量。由于要保證模型相似性，底板的模型材料要滿足結(jié)構(gòu)的動力相似要求，故底板采用加重橡膠材料，其重度和彈性模量能滿足結(jié)構(gòu)動力相似準則，能在承受水動力荷載后保證變形相似，反映實際工程的特征。在底板中間位置布置9塊20cm×20cm×12cm的加重橡膠板塊，其他地方采用有機玻璃填平，試驗板塊布置如圖1。在順水流方向上，板塊沿垂直方向增設(shè)鍵槽，鍵槽布置如圖2。在板塊上均勻布置貫穿板塊的孔徑為0.35cm的透水孔36個，開孔率為3.5%［11］。由于縫隙水流比較復(fù)雜，這種縫隙水流屬于層流范疇。弗勞德準則已不再適用，原型中的縫隙與模型縫隙大小屬于同量級，因此，滿足了模型與原型縫隙的流場相似，也就滿足了壓力脈動相似［12］。所有板塊之間保留2mm的間隙以保證動水壓力傳遞的相似性。圖1試驗板塊布置(單位:mm)Fig.1Testplatelayout(unit:mm)圖2鍵槽布置(單位:mm)Fig.2Keygroovelayout(unit:mm)由于條件所限，試驗采用16通道DJ800脈動壓力測試系統(tǒng)，其壓力傳感器測點布置為:上表面測點1～4，下表面測點5～8，縫隙一側(cè)測點9～13，另一側(cè)14～16，且脈動壓力傳感器都布置在板塊各表面中心軸線上。帶鍵槽底板各測點的脈動壓力傳感器布置見圖3。在保證縫隙邊界條件不改變的情況下，計算出不同弗勞德數(shù)下脈動壓力傳播特性，每組試驗均進行3次數(shù)據(jù)采集，以避免偶然因素引起的試驗誤差，增加試驗可信度。工況設(shè)計為:工況1，F(xiàn)r=6.30，上游水位352m，下游水位285m;工況2，F(xiàn)r=6.05，上游水位360m，下游水位287m;工況3，F(xiàn)r=5.0
?2個表孔和10個中孔。消力塘長228m，分左右兩區(qū)為平底板結(jié)構(gòu)。試驗?zāi)Ｐ捅瘸卟捎弥亓ο嗨茰蕜t，比尺為1∶80。主要針對左半?yún)^(qū)消力塘的6個表孔和5個中孔同時泄水進行試驗測量。由于要保證模型相似性，底板的模型材料要滿足結(jié)構(gòu)的動力相似要求，故底板采用加重橡膠材料，其重度和彈性模量能滿足結(jié)構(gòu)動力相似準則，能在承受水動力荷載后保證變形相似，反映實際工程的特征。在底板中間位置布置9塊20cm×20cm×12cm的加重橡膠板塊，其他地方采用有機玻璃填平，試驗板塊布置如圖1。在順水流方向上，板塊沿垂直方向增設(shè)鍵槽，鍵槽布置如圖2。在板塊上均勻布置貫穿板塊的孔徑為0.35cm的透水孔36個，開孔率為3.5%［11］。由于縫隙水流比較復(fù)雜，這種縫隙水流屬于層流范疇。弗勞德準則已不再適用，原型中的縫隙與模型縫隙大小屬于同量級，因此，滿足了模型與原型縫隙的流場相似，也就滿足了壓力脈動相似［12］。所有板塊之間保留2mm的間隙以保證動水壓力傳遞的相似性。圖1試驗板塊布置(單位:mm)Fig.1Testplatelayout(unit:mm)圖2鍵槽布置(單位:mm)Fig.2Keygroovelayout(unit:mm)由于條件所限，試驗采用16通道DJ800脈動壓力測試系統(tǒng)，其壓力傳感器測點布置為:上表面測點1～4，下表面測點5～8，縫隙一側(cè)測點9～13，另一側(cè)14～16，且脈動壓力傳感器都布置在板塊各表面中心軸線上。帶鍵槽底板各測點的脈動壓力傳感器布置見圖3。在保證縫隙邊界條件不改變的情況下，計算出不同弗勞德數(shù)下脈動壓力傳播特性，每組試驗均進行3次數(shù)據(jù)采集，以避免偶然因素引起的試驗誤差，增加試驗可信度。工況設(shè)計為:工況1，F(xiàn)r=6.30，上游水位352m，下游水位285m;工況2，F(xiàn)r=6.05，上游水位360m，下游水位287m;工況3，F(xiàn)r=5.06，，上游水位370m，下游水位290m;工況4，F(xiàn)r=4.60，上游水位3
【作者單位】： 天津大學(xué)水利工程仿真與安全國家重點實驗室;
【基金】：國家重點研發(fā)計劃(2016YFC0401705) 國家自然科學(xué)基金青年基金資助項目(51309177) 高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃(B14012) 高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金(新教師類)(20120032120051)
【分類號】：TV135.2
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1 李愛華;劉沛清;;脈動壓力在板塊縫隙中傳播衰變機理研究[J];水利水電技術(shù);2006年09期
2 大連工學(xué)院三峽溢流壩斷面模型試驗組;壩面脈動壓力及其模型律的試驗研究[J];大連工學(xué)院學(xué)刊;1959年05期
3 趙世俊;李桂芬;周勝;;水流
本文編號：2528829
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