本文選題：異形消力池　切入點(diǎn)：跌坎底流消能　出處：《天津大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：對(duì)于高水頭、大流量的泄洪工程,若應(yīng)用傳統(tǒng)底流消能形式則會(huì)由于其消力池流速高、脈動(dòng)壓強(qiáng)大,對(duì)底板的抗沖能力提出較高要求,跌坎底流消力池是近幾年才出現(xiàn),通過改變消力池體形來降低相關(guān)的水力學(xué)指標(biāo)而達(dá)到泄洪消能目的的新型消能工,我們也稱之為異形消力池。這種消能工兼有挑跌流和底流雙重特點(diǎn),有著良好的發(fā)展前景,對(duì)其進(jìn)行研究將具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。但從目前來看水利工作者對(duì)該消能工的相關(guān)研究還很少。因此,本文依托某兩個(gè)具有跌坎底流消能泄水結(jié)構(gòu)工程,通過模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)消力池防護(hù)結(jié)構(gòu)的水力特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究成果如下:(1)消力池底板脈動(dòng)壓強(qiáng)特性通過試驗(yàn)對(duì)比給出突擴(kuò)式跌坎消力池相比傳統(tǒng)消力池對(duì)底板脈動(dòng)壓強(qiáng)的降低率。找出降低底板脈動(dòng)壓強(qiáng)值的跌坎高度和突擴(kuò)比,對(duì)底板體型進(jìn)行優(yōu)化;對(duì)于高低跌坎底流消力池,通過水力學(xué)模型試驗(yàn)和數(shù)值分析揭示其消能機(jī)理,總結(jié)出底板脈動(dòng)壓強(qiáng)特性及分布規(guī)律,提出使底板脈動(dòng)壓強(qiáng)最小的優(yōu)化運(yùn)行方案。(2)壩面隔墻脈動(dòng)壓強(qiáng)特性基于模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)隔墻下泄水流脈動(dòng)壓強(qiáng)所受各項(xiàng)水力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析,探明下游水位及孔口開度對(duì)隔墻最大脈動(dòng)壓強(qiáng)影響機(jī)理,估算出隔墻最大脈動(dòng)壓強(qiáng)位置變化的經(jīng)驗(yàn)公式。(3)導(dǎo)墻脈動(dòng)壓強(qiáng)特性采用水力學(xué)模型試驗(yàn)對(duì)作用在導(dǎo)墻上的脈動(dòng)荷載特性進(jìn)行研究,分析跌坎消力池導(dǎo)墻與傳統(tǒng)消力池導(dǎo)墻脈動(dòng)壓強(qiáng)分布不同原因,總結(jié)出跌坎消力池導(dǎo)墻脈動(dòng)壓強(qiáng)變化規(guī)律。通過水彈性模型試驗(yàn)實(shí)測(cè)和數(shù)值計(jì)算導(dǎo)墻動(dòng)力響應(yīng),并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)做相互對(duì)比驗(yàn)證。(4)脈動(dòng)壓強(qiáng)與場(chǎng)地振動(dòng)的關(guān)系基于向家壩脈動(dòng)壓強(qiáng)試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合數(shù)值分析對(duì)向家壩場(chǎng)地振動(dòng)進(jìn)行初步研究。計(jì)算出不同運(yùn)行工況下各脈動(dòng)荷載對(duì)場(chǎng)地振動(dòng)的貢獻(xiàn)率,結(jié)合前述章節(jié)各防護(hù)結(jié)構(gòu)脈動(dòng)壓強(qiáng)分布規(guī)律,初步提出減振抑振工程措施,為相關(guān)工程提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。
[Abstract]:For the flood discharge project with high water head and large discharge, if the traditional energy dissipation form of bottom flow is applied, because of its high flow velocity and strong pulsating pressure, it will put forward higher requirements for the anti-scouring ability of the bottom plate, and it will only appear in recent years. A new type of energy dissipator, which is also called special-shaped stilling pool by changing the body shape of the stilling pool to reduce the related hydraulics index, has a good prospect for development. The research on it will have important engineering application value. But at present, there are few researches on the energy dissipator by water conservancy workers. Through the combination of model test and numerical simulation, The hydraulic characteristics of the protective structure of the stilling pool are systematically studied. The main research results are as follows: 1) the pulsating pressure characteristics of the bottom plate of the stilling pool are compared with those of the traditional stilling pool. The reduction rate of pressure. Find out the height of the drop ridge and the ratio of sudden expansion to reduce the pulsating pressure value of the bottom plate. The shape of bottom plate is optimized, and the mechanism of energy dissipation is revealed by hydraulic model test and numerical analysis, and the characteristics and distribution of pulsating pressure of bottom plate are summarized. In this paper, the optimal operation scheme of minimizing the pulsating pressure of the bottom plate is put forward. The characteristics of the pulsating pressure of the partition wall on the dam surface are analyzed based on the model test and numerical simulation, and the hydraulic indexes of the fluctuating pressure of the discharge flow under the partition wall are analyzed. The influence mechanism of downstream water level and hole opening on the maximum pulsating pressure of partition wall is investigated. The empirical formula for the location change of maximum pulsating pressure of the partition wall is estimated. The characteristics of the pulsating pressure of the guide wall are studied by hydraulic model test, and the characteristics of the fluctuating load acting on the guide wall are studied by the hydraulic model test. This paper analyzes the different reasons for the pulsation pressure distribution of the guide wall of the depression stilling pool and the traditional one, and sums up the variation law of the pulsating pressure of the guide wall of the stilling pool. The dynamic response of the guide wall is calculated through the hydroelastic model test and numerical calculation. The relationship between the pulsating pressure and the site vibration is verified by comparing the test data with the calculated data. Based on the experimental results of Xiangjia dam pulsating pressure and numerical analysis, the vibration of Xiangjia dam site is studied. The contribution rate of pulsating load to site vibration under operating condition, Combined with the distribution law of pulsating pressure of each protective structure in the preceding chapters, the measures of vibration reduction and vibration suppression are put forward preliminarily, which can provide reference experience for relevant projects.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV653;TV135.2

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本文編號(hào)：1645195