近年來(lái)階梯溢洪道在消能方面應(yīng)用比較廣泛。在中高水頭電站中,階梯消能結(jié)合挑流、底流消能結(jié)構(gòu)能有效減少挑坎出流或者底流入池的水流能量,消能效果比單純使用挑流、底流消能要好。實(shí)際工程中階梯溢洪道局部區(qū)域在水流沖刷和空化氣蝕作用下容易破壞,因此研究其破壞機(jī)理具有重要的工程意義。目前已有階梯溢洪道破壞機(jī)理研究成果,主要從溢洪道結(jié)構(gòu)優(yōu)化、混凝土抗磨損能力、水流對(duì)階梯的作用力等方面開(kāi)展研究。本文針對(duì)水流結(jié)構(gòu)對(duì)溢洪道的作用,分析流速、水流沖擊壓強(qiáng)、空化負(fù)壓等參數(shù)的分布規(guī)律,研究階梯型溢洪道的破壞機(jī)理及預(yù)測(cè)方法。本文采用物理模型、數(shù)學(xué)模擬和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)相結(jié)合的辦法,分析門(mén)檻灘階梯溢洪道的外部水流結(jié)構(gòu),分析溢洪道沿程的最大流速、最大水流沖擊壓力、最小空化負(fù)壓的分布情況,預(yù)測(cè)可能發(fā)生破壞的區(qū)域。將門(mén)檻灘現(xiàn)場(chǎng)破壞區(qū)域與預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,確定造成門(mén)檻灘階梯溢洪道破壞的主要因素及其影響權(quán)重,提出按因素權(quán)重確定的分級(jí)判別方法,從而得出階梯溢洪道的水流作用破壞機(jī)理及預(yù)測(cè)方法。分析成果應(yīng)用于八一橋水電站階梯溢洪道,根據(jù)物理模型試驗(yàn)和三維數(shù)學(xué)模型的計(jì)算成果,分析八一橋階梯溢洪道的最大流速、最大水流沖擊壓強(qiáng)、最小空化負(fù)壓力等參... 

【文章來(lái)源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

門(mén)檻灘溢洪道立視圖

圖 2-12 Q=5535 m3/s 圖 2-13 Q=6641 m3/s從以上六個(gè)不同工況的水氣兩相流態(tài)圖，可以看出在各級(jí)流量下泄下，進(jìn)水口水流流態(tài)較好，進(jìn)入階梯前，水面左右基本對(duì)稱(chēng)。進(jìn)入階梯后，當(dāng)流量較小時(shí)，形成左右水面較高，中間水面較低的窩狀水面，一直延續(xù)至階梯末端。下泄流量越小，這種窩狀越明顯。Q=2295m3/s 時(shí)，當(dāng)水流從階梯末端射出時(shí)，在接近落水時(shí)，水流有輕微分開(kāi)的現(xiàn)象。而其他工況下，水流分流情況不明顯。滿(mǎn)足下泄要求，這與電站實(shí)際調(diào)度過(guò)程中的流態(tài)類(lèi)似，都未出現(xiàn)不良流態(tài)。因此，從流態(tài)上看，數(shù)模的模擬較好。2.3.2 斷面閘底流速的驗(yàn)證對(duì)門(mén)檻灘電站，我們根據(jù)其電站資料可知：在其六個(gè)工況調(diào)度下，其最大閘底流速是已知的。將電站實(shí)際運(yùn)行調(diào)度的最大閘底流速與數(shù)模計(jì)算的最大閘底流速進(jìn)行比較，見(jiàn)表 2-3。其中下泄流量為 1270m3/s 工況下閘門(mén)為單孔開(kāi)啟，其他五個(gè)工況為五孔均開(kāi)。表 2-3 電站實(shí)際運(yùn)行閘底流速與數(shù)模計(jì)算值的比較下泄流量 閘門(mén) 現(xiàn)場(chǎng)最大閘底 數(shù)模最大閘底 兩者

比真實(shí)值偏小。綜合考慮，數(shù)模計(jì)算最大閘底流速值比實(shí)際測(cè)量大 10%是在允許范圍內(nèi)的。所以，從閘底最大流速來(lái)看，數(shù)模的模擬情況較好。2.3.3 門(mén)檻灘數(shù)模在不同工況下水面線(xiàn)水面線(xiàn)能夠反映水流的水位沿程變化規(guī)律，確立流場(chǎng)的邊界范圍。由于第七級(jí)臺(tái)階與消力池相連，由于消力池的下泄過(guò)程產(chǎn)生壅水現(xiàn)象，導(dǎo)致第七級(jí)臺(tái)階水位雍高，因此，在繪制不同工況下水面線(xiàn)，只繪制到了第六級(jí)臺(tái)階。不同工況下階梯上的沿程水位變化見(jiàn)圖 2-14 至圖 2-19。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]龍頭橋水庫(kù)溢洪道流場(chǎng)數(shù)值模擬及優(yōu)化研究[J]. 耿敬,馬世領(lǐng),李剛,朱睿.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2017(10)
[2]三維模型在臺(tái)階式溢洪道臺(tái)階段優(yōu)化中的應(yīng)用[J]. 郭馨,解宏偉,趙相航.  人民黃河. 2017(03)
[3]某水庫(kù)階梯溢洪道水力特性研究[J]. 鐘曉鳳,張法星,孫寧,張亞磊.  人民黃河. 2016(06)
[4]不同臺(tái)階數(shù)的過(guò)渡階梯對(duì)階梯溢流壩面壓強(qiáng)及消能特性的影響研究[J]. 王強(qiáng),楊具瑞,武振中,張靚,江時(shí)俊,李談?wù)?  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2016(05)
[5]張峰水庫(kù)溢洪道水力特性三維數(shù)值模擬[J]. 李建波,李禮.  太原理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)
[6]臺(tái)階式溢洪道階頂過(guò)流斷面平均流速沿程變化研究[J]. 楊吉健,劉韓生,代述兵,文明宜.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2015(06)
[7]“M”形臺(tái)階溢洪道的消能特性[J]. 王磊,刁明軍,朱潤(rùn)野,閆謹(jǐn).  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2015(05)
[8]臺(tái)階式溢洪道純臺(tái)階消能率的研究[J]. 張峰,劉韓生.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2015(04)
[9]肯斯瓦特水利樞紐溢洪道流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究[J]. 金瑾,劉煥芳,陸楊.  人民黃河. 2014(11)
[10]Fluent軟件在溢洪道泄流中的應(yīng)用[J]. 任雙立,呂勛博.  電網(wǎng)與清潔能源. 2014(07)

碩士論文
[1]臺(tái)階式溢洪道水力特性的試驗(yàn)研究[D]. 曾東洋.西安理工大學(xué) 2002



本文編號(hào)：2942612