錯(cuò)孔相向射流作為船閘輸水系統(tǒng)中最基本的流動(dòng)現(xiàn)象,其流動(dòng)特性是閘室內(nèi)眾多水力現(xiàn)象形成的內(nèi)在本質(zhì)原因,亦是船舶停泊條件的微觀體現(xiàn),直接反映輸水系統(tǒng)水力性能的優(yōu)劣。深入系統(tǒng)地開(kāi)展錯(cuò)孔相向射流流動(dòng)特性的基礎(chǔ)性研究,不僅對(duì)認(rèn)識(shí)錯(cuò)孔相向射流流動(dòng)結(jié)構(gòu)、揭示射流間相互作用機(jī)制有著重要的理論意義,而且對(duì)簡(jiǎn)化輸水系統(tǒng)布置、提高輸水效率和增加通過(guò)能力也具有重要的工程實(shí)踐意義。本文以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“船閘輸水系統(tǒng)多孔相向紊動(dòng)射流流動(dòng)結(jié)構(gòu)及消能機(jī)理研究”（基金編號(hào):51509027）為背景,基于自主研發(fā)的錯(cuò)孔相向射流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),利用二維粒子圖像測(cè)速技術(shù)（PIV）,并結(jié)合理論分析,對(duì)有限空間中單孔射流和錯(cuò)孔相向射流流動(dòng)特性進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。取得的主要研究成果如下:（1）基于最大速度衰減變化規(guī)律,研究發(fā)現(xiàn)在有限空間中單孔射流流場(chǎng)中存在3個(gè)明顯不同的衰減區(qū),劃分為自由邊界下三維壁面射流區(qū)、垂直擋板影響區(qū)和近壁區(qū)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在垂直擋板影響區(qū)內(nèi),各速度剖面分布具有較高的相似性。在此基礎(chǔ)之上,基于自相似理論,采用積分方法和量綱分析方法,導(dǎo)出了垂直擋板影響區(qū)內(nèi)速度半寬值和最大速度衰減的公式。同時(shí),根據(jù)垂直擋板影響區(qū)內(nèi)... 

【文章來(lái)源】：重慶交通大學(xué)重慶市

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

閘墻長(zhǎng)廊道側(cè)支孔型

蹋?捅匭朐黽又Э資?俊⒏謀渲Э卓碭弒然蚣渚嗟齲?喲蠊嘈顧?的流量和流量增率，而流量和流量增率越大，過(guò)閘船舶的停泊條件就越差。同時(shí)，由于船舶停泊條件主要取決于船閘灌泄水時(shí)水流對(duì)船舶作用力的大小，為保證船閘停泊安全，往往需要延長(zhǎng)輸水時(shí)間，或者采用更復(fù)雜的輸水型式，通過(guò)消能設(shè)施消耗盡可能多的水流的剩余能量，使閘室內(nèi)水面平穩(wěn)、流速分布均勻，造價(jià)費(fèi)用亦相應(yīng)增加。如何有效地解決上述矛盾，一直是船閘水力學(xué)的難點(diǎn)技術(shù)難題，其關(guān)鍵在于了解和認(rèn)識(shí)輸水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)閘室內(nèi)的水流結(jié)構(gòu)。圖1.1閘墻長(zhǎng)廊道側(cè)支孔型圖1.2閘底長(zhǎng)廊道短支管型大量的原型觀測(cè)和水工物理模型實(shí)驗(yàn)表明，錯(cuò)孔相向射流普遍存在于各類船閘輸水型式中，是最基本也是最重要的流動(dòng)現(xiàn)象，如閘墻長(zhǎng)廊道側(cè)支孔輸水系統(tǒng)（圖1.1）、閘底長(zhǎng)廊道短支管輸水系統(tǒng)（圖1.2）、閘底長(zhǎng)廊道側(cè)支孔輸水系統(tǒng)等。例如閘墻長(zhǎng)廊道側(cè)支孔輸水系統(tǒng)，目前美國(guó)50%以上的船閘均采用這種輸水型式[5]。在國(guó)內(nèi)，第一座采用該輸水系統(tǒng)的船閘為1989年建成的廣西西江桂平一線船閘，后又接連建成20多座船閘，如松花江大頂子山船閘、右江那吉船閘、漢江崔家營(yíng)船閘等，見(jiàn)圖1.3。這些輸水系統(tǒng)將縱向主廊道布置在兩側(cè)閘墻內(nèi)或閘室底部，使用一排或多排錯(cuò)位布置的短支孔（管）將廊道與閘室相連，構(gòu)成水流進(jìn)出閘室的通道。與集中輸水系統(tǒng)相比，水流均勻分散地進(jìn)入閘室范圍，具有較好的輸水性能，雖然閘墻內(nèi)部的工程量有所增加，但因其可不設(shè)鎮(zhèn)靜段而縮短了閘室長(zhǎng)度，所以船閘整體的工程量并未出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)。較之其他分散輸水系統(tǒng)而言，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水下開(kāi)挖量較少，施工難度低，工程投資校針對(duì)這類輸水型式，閘室完成一次灌水需經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程：第一，開(kāi)啟上游輸水閥門，庫(kù)區(qū)水流經(jīng)主廊道流入沿程各側(cè)向支孔；第

第一章緒論3現(xiàn)三維壁面射流特征；第三，多股射流之間存在極其復(fù)雜的相互作用，各大小流團(tuán)碰撞激烈，同時(shí)與周圍水體發(fā)生卷吸、摻混、分離等現(xiàn)象，耗散能量。船閘輸水系統(tǒng)錯(cuò)孔相向射流流動(dòng)示意如圖1.4所示。(a)西江桂平一線船閘(b)松花江大頂子山船閘(c)右江那吉船閘(d)漢江崔家營(yíng)船閘圖1.3國(guó)內(nèi)部分采用閘墻長(zhǎng)廊道側(cè)支孔輸水系統(tǒng)的船閘工程圖1.4船閘輸水系統(tǒng)錯(cuò)孔相向射流流動(dòng)示意綜合上述分析可知，船閘側(cè)支孔射流與閘室內(nèi)流體均為同種流體，密度差為零，輸水縱向主廊道Q總Q1Q2Q3Q4Q5側(cè)支孔Q總Q1Q2Q3Q4Q5輸水縱向主廊道側(cè)支孔錯(cuò)孔相向射流錯(cuò)孔相向射流


本文編號(hào)：3416769