針對(duì)低弗勞德數(shù)水流消能問題,在確定單級(jí)消力池和二級(jí)消力池體型的基礎(chǔ)上,采用物理模型試驗(yàn)方法,分別研究了低弗勞德數(shù)水流單級(jí)和二級(jí)消力池的水力特性和消能結(jié)構(gòu)特性。結(jié)果表明,在低弗勞德數(shù)水流條件下,二級(jí)消力池將原單級(jí)消力池出池水面較大波動(dòng)區(qū)變成了適應(yīng)區(qū),對(duì)下游尾水位的適應(yīng)區(qū)間顯著增加,出池水面波動(dòng)更小。同時(shí),單級(jí)消力池內(nèi)流線更加稀疏,流速梯度更小;消力池渦量大小明顯低于二級(jí)消力池,而雷諾應(yīng)力明顯大于二級(jí)消力池;二級(jí)消力池內(nèi)雷諾應(yīng)力大小分區(qū)較單級(jí)消力池更明顯,表面旋滾區(qū)明顯大于底部旋滾區(qū),水流更加穩(wěn)定。相比單級(jí)消力池,二級(jí)消力池消能率顯著提高,且有利于下游河床和岸邊的防沖保護(hù),工程應(yīng)用更為有利。

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圖6二級(jí)消力池內(nèi)沿程動(dòng)能修正系數(shù)及低水位時(shí)與

圖5二級(jí)消力池內(nèi)沿程底流速分布系數(shù)及低尾水位時(shí)

圖7二級(jí)消力池內(nèi)沿程均方值脈動(dòng)能及低水位時(shí)

式中:u為測點(diǎn)的瞬時(shí)流速;uˉ為測點(diǎn)的時(shí)均流速;u′為測點(diǎn)的脈動(dòng)流速。由于u′2ˉ為脈動(dòng)流速的均方值,因此將Et稱為均方值脈動(dòng)能。由流速大小時(shí)變特性可知,流速隨時(shí)間圍繞某一均值上下擺動(dòng),即水流的脈動(dòng)。通過測量得到各點(diǎn)的瞬時(shí)流速變化,即可求得水流在測點(diǎn)的脈動(dòng)能。測....

圖1模型布置縱剖面和位置坐標(biāo)示意

水槽模型包括供水系統(tǒng)、量水堰、上游明渠段、閘門段、試驗(yàn)段、下游明渠段、回水系統(tǒng)。水槽長14m,寬0.4m,高0.7m。試驗(yàn)段的材料采用透明有機(jī)玻璃,共分兩段,上游段長1m,下游段長3m,兩段都可以上下變動(dòng),便于改變池底高程以布設(shè)二級(jí)消力池。模型縱剖面和位置坐標(biāo)如圖1所示....

圖2單級(jí)消力池體型及參數(shù)示意

單級(jí)消力池體型及參數(shù)示意如圖2所示。通過理論計(jì)算和試驗(yàn),在Fr=1.36條件下,確定單級(jí)消力池體型參數(shù)大小為:p=10cm,池長Lk=70cm,尾坎高度c=6cm。在此基礎(chǔ)上,在相同來流條件下,開展二級(jí)消力池體型參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn),結(jié)合理論分析,確定了最優(yōu)的二級(jí)消力池體型及參數(shù)大....

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