【摘要】：為解決一體化消能設(shè)施在大單寬流量運行時,較高的消能率與空蝕破壞之間存在矛盾這一難題,本文基于阿海電站的基礎(chǔ)上,按1:60的模型比尺進行水工模型試驗,采用三種角度的摻氣挑坎與四種階梯體型進行組合共十二種組合摻氣設(shè)施,分析這十二種組合摻氣設(shè)施對該一體化消能工水力特性的影響,為該一體化消能工應用于更高水頭、更大單寬流量的工程中提供一定的理論依據(jù),研究的主要結(jié)論如下:(1)當僅增設(shè)過渡階梯體型時,發(fā)現(xiàn)首級大階梯對該一體化消能工摻氣影響比較突出;增設(shè)摻氣挑坎+過渡階梯的組合設(shè)施時,發(fā)現(xiàn)11.3°,1m+帶有一個大階梯的過渡階梯的組合體型為最優(yōu)的組合摻氣設(shè)施;(2)時均壓強、流速變化規(guī)律基本相似,時均壓強最大值出現(xiàn)兩個峰值,一個是反弧段的沖擊壓強最大值,一個是消力池段的靜水壓強最大值;當增設(shè)組合摻氣設(shè)施時,挑坎角度一定時,第一階為大階梯的過渡階梯體型的動能耗散程度最大,最大值均在90%左右;(3)挑坎+均勻階梯體型下的最大負壓出現(xiàn)在第一級階梯立面凸角處;而挑坎+新型過渡階梯的組合體型的最大負壓出現(xiàn)的位置下移了,均出現(xiàn)在第二級階梯立面凸角處;所有試驗方案的最大負壓值均沒有超過規(guī)范允許的最大負壓值;且十二個試驗方案中最大負壓最小值出現(xiàn)在11.3°+第一階為大階梯的過渡階梯體型方案中,最大負壓值為-5.46kPa;(4)增設(shè)過渡階梯時,摻氣濃度最大值僅達到61.6%,摻氣空腔長度最大值達到13.88m;增設(shè)組合摻氣設(shè)施后,第一、二階為大階梯或無大階梯的過渡階梯體型方案中摻氣濃度最大值均達不到50%,第一階為大階梯的過渡階梯體型方案的摻氣濃度最大值超過了60%,空腔長度隨挑坎角度的增大而增大,挑坎角度一定時,發(fā)現(xiàn)第一階為大階梯的過渡階梯體型方案的空腔長度值最大,摻氣濃度和空腔長度值最大的均出現(xiàn)在11.3°+第一階為大階梯的過渡階梯體型方案中,最大值分別為88.46%,17.50m。(5)增設(shè)過渡階梯時,消能率最大值達到52.70%,增設(shè)組合摻氣設(shè)施后,消能率最大值達到59.95%。綜上所述:在一體化消能工階梯段與WES曲面銜接處增設(shè)組合摻氣設(shè)施可以減小該銜接處存在的負壓、提高該一體化消能工的摻氣量和消能效果,其中最優(yōu)的組合摻氣設(shè)施體型為11.3°+第一階為大階梯的過渡階梯體型。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TV135.2

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