本文關鍵詞： 齒墩式內(nèi)消能工 消能率 過流能力 時均壓強 脈動壓強　出處：《太原理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：齒墩式內(nèi)消能工是一種通過改變過流面積,使水體內(nèi)部產(chǎn)生漩渦,消耗水體能量而達到消能效果的一種消能方式,其布置形式簡單、消能效率高,已在山西省自然科學基金項目《齒墩式內(nèi)消能工水力特性試驗研究》中做了大量的研究,這種消能方式與相同面積收縮比的洞塞比較,在滿足過流能力的同時提高消能率,本次試驗是在單級齒墩式內(nèi)消能工的試驗研究的基礎上,通過物理模型試驗的方法,對二級齒墩式內(nèi)消能工進行試驗研究,分析二級齒墩間距和齒墩旋轉(zhuǎn)角度的變化對水力特性的影響,主要包括壓力特性、過流能力、消能特性和空化特性等幾個方面。試驗選擇面積收縮比為0.5,齒墩數(shù)目為4的兩個尺寸相同的齒墩消能工,分別設5種不同的間距(40cm、60cm、80cm、100cm、120cm),每一種齒墩消能工間距下再設3種不同的旋轉(zhuǎn)角度(0°、15°、30°),共計15種試驗方案,進行物理模型試驗,在試驗測試流量范圍內(nèi),獲得以下主要結論:1.當兩級齒墩的間距由小變大時,對壓力、過流能力、消能特性及空化特性均有一定的影響,但當兩個齒墩的間距增大到100cm以后,時均壓強系數(shù)、流量系數(shù)、消能率逐漸趨于穩(wěn)定。2.兩個齒墩的相對旋轉(zhuǎn)角度對壓力、過流能力、消能特性和空化特性會造成影響。當兩級齒墩的間距較小時,二級齒墩角度的變化會造成時均壓強系數(shù)增大,過流能力減弱,消能率增大,空化數(shù)減小;而當兩個齒墩的間距逐漸增大后,變化兩個齒墩的相對角度對時均壓強、過流能力、消能率、空化數(shù)的影響會逐漸減弱;當兩個齒墩的間距大于100cm后,變化齒墩的相對角度對時均壓強、過流能力、消能率、空化數(shù)幾乎沒有影響。3.隨著齒墩間距增加,第二個齒墩前時均壓強系數(shù)明顯不同,三種旋轉(zhuǎn)角度平均,距離為40cm時,時均壓強系數(shù)為3.8,距離為100cm以后,時均壓強系數(shù)為4.7。說明齒墩間距較小時,第二個齒墩前流速分布沒有調(diào)整充分,未接近均勻流的狀態(tài)。4.當旋轉(zhuǎn)角為0°時,不同齒墩間距前后兩個齒墩的脈動壓強系數(shù)比較接近,cp值變化范圍0.28~0.37之間。隨著旋轉(zhuǎn)角度增加,第二個齒墩后的脈動壓強系數(shù)增加,當旋轉(zhuǎn)30°,間距40cm時cpmax為0.48,比無旋轉(zhuǎn)時增加42%,增加比例隨著間距增加呈減小趨勢。5.當雷諾數(shù)約為1.8×105時,水流由紊流過渡區(qū)轉(zhuǎn)化為阻力平方區(qū),在紊流過渡區(qū)流量系數(shù)隨著雷諾數(shù)的增加明顯增加;當水流處于阻力平方區(qū),流量系數(shù)基本與雷諾數(shù)無關。6.試驗范圍內(nèi)流量系數(shù)變化范圍在0.37~0.47之間,在水流充分紊流情況下,流量系數(shù)約為0.46。在紊流過渡區(qū),旋轉(zhuǎn)角越大,流量系數(shù)越小,且這種影響隨著齒墩間距增加而減小,當間距為40cm時,30°旋轉(zhuǎn)比無旋轉(zhuǎn)的流量系數(shù)下降2.4%。7.對比所有的試驗方案發(fā)現(xiàn),齒墩間距較小的時候,旋轉(zhuǎn)齒墩角度能大幅度提高消能率,消能率最高的為齒墩間距40cm,旋轉(zhuǎn)角度30度的方案,在試驗流量范圍內(nèi)最大消能率達到82.6%;當距離增加到100cm以后,消能率變化不明顯,約為69.0%。8.二級消能工與單級消能工比較,消能率增加約92%,過流能力減小約28%,可見分級消能在保證過流能力前提下,可有效增加消能率,二級消能工的試驗研究成果對進一步進行相關研究有較高的參考價值。
[Abstract]:Tooth type pier is a kind of inner energy dissipation by changing the flow area, the water inside the vortex, the water consumption of energy and to achieve an energy dissipation effect of energy dissipation, the layout is simple, energy dissipation and high efficiency, has been in Shanxi Province Natural Science Fund Project "tooth pier internal dissipation test the hydraulic characteristics of" doing a lot of research, the energy dissipation compared with the same area contraction ratio of plug, and in meeting the ability to improve the flow rate of energy dissipation, this experiment is the basis of experimental study on energy dissipation technology in single tooth pier on the inside, through the physical model experiment, the two tooth pier energy dissipation were studied. The influence analysis of two tooth and tooth pier pier spacing rotation angle of hydraulic characteristics, including pressure characteristics, flow capacity, energy dissipation characteristics and cavitation characteristics. Test area contraction ratio of 0.5, 榻垮ⅸ鏁扮洰涓，

本文編號：1510644