錯孔相向射流作為船閘輸水系統(tǒng)中最基本的流動現(xiàn)象,其流動特性是閘室內眾多水力現(xiàn)象形成的內在本質原因,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)地開展錯孔相向射流流動特性的基礎性研究,不僅對認識錯孔相向射流流動結構、揭示射流間相互作用機制有著重要的理論意義,而且對簡化輸水系統(tǒng)布置、提高輸水效率和增加通過能力也具有重要的工程實踐意義。本文以國家自然科學基金項目“船閘輸水系統(tǒng)多孔相向紊動射流流動結構及消能機理研究”（基金編號:51509027）為背景,基于自主研發(fā)的錯孔相向射流實驗系統(tǒng),利用二維粒子圖像測速技術（PIV）,并結合理論分析,對有限空間中單孔射流和錯孔相向射流流動特性進行了較為系統(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中存在3個明顯不同的衰減區(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)。實驗結果表明在垂直擋板影響區(qū)內,各速度剖面分布具有較高的相似性。在此基礎之上,基于自相似理論,采用積分方法和量綱分析方法,導出了垂直擋板影響區(qū)內速度半寬值和最大速度衰減的公式。同時,根據(jù)垂直擋板影響區(qū)內... 

【文章來源】：重慶交通大學重慶市

【文章頁數(shù)】：169 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

閘墻長廊道側支孔型

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，過閘船舶的停泊條件就越差。同時，由于船舶停泊條件主要取決于船閘灌泄水時水流對船舶作用力的大小，為保證船閘停泊安全，往往需要延長輸水時間，或者采用更復雜的輸水型式，通過消能設施消耗盡可能多的水流的剩余能量，使閘室內水面平穩(wěn)、流速分布均勻，造價費用亦相應增加。如何有效地解決上述矛盾，一直是船閘水力學的難點技術難題，其關鍵在于了解和認識輸水系統(tǒng)運行時閘室內的水流結構。圖1.1閘墻長廊道側支孔型圖1.2閘底長廊道短支管型大量的原型觀測和水工物理模型實驗表明，錯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現(xiàn)象，如閘墻長廊道側支孔輸水系統(tǒng)（圖1.1）、閘底長廊道短支管輸水系統(tǒng)（圖1.2）、閘底長廊道側支孔輸水系統(tǒng)等。例如閘墻長廊道側支孔輸水系統(tǒng)，目前美國50%以上的船閘均采用這種輸水型式[5]。在國內，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、漢江崔家營船閘等，見圖1.3。這些輸水系統(tǒng)將縱向主廊道布置在兩側閘墻內或閘室底部，使用一排或多排錯位布置的短支孔（管）將廊道與閘室相連，構成水流進出閘室的通道。與集中輸水系統(tǒng)相比，水流均勻分散地進入閘室范圍，具有較好的輸水性能，雖然閘墻內部的工程量有所增加，但因其可不設鎮(zhèn)靜段而縮短了閘室長度，所以船閘整體的工程量并未出現(xiàn)明顯增長。較之其他分散輸水系統(tǒng)而言，結構簡單，水下開挖量較少，施工難度低，工程投資校針對這類輸水型式，閘室完成一次灌水需經(jīng)歷三個過程：第一，開啟上游輸水閥門，庫區(qū)水流經(jīng)主廊道流入沿程各側向支孔；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雜的相互作用，各大小流團碰撞激烈，同時與周圍水體發(fā)生卷吸、摻混、分離等現(xiàn)象，耗散能量。船閘輸水系統(tǒng)錯孔相向射流流動示意如圖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)漢江崔家營船閘圖1.3國內部分采用閘墻長廊道側支孔輸水系統(tǒng)的船閘工程圖1.4船閘輸水系統(tǒng)錯孔相向射流流動示意綜合上述分析可知，船閘側支孔射流與閘室內流體均為同種流體，密度差為零，輸水縱向主廊道Q總Q1Q2Q3Q4Q5側支孔Q總Q1Q2Q3Q4Q5輸水縱向主廊道側支孔錯孔相向射流錯孔相向射流


本文編號：3416769