本文選題：底流消力池 + 脈動(dòng)壓強(qiáng)　； 參考：《天津大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：底流消能主要通過表面旋滾與底部主流的強(qiáng)烈紊動(dòng)摻混過程消殺能量,是水電站泄水建筑物常用的水力消能方式。底流消能以其流態(tài)穩(wěn)定、消能效果好、沖刷輕微、霧化范圍小、對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在高壩工程中的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。但由于其底部主流流速較高、水流條件復(fù)雜,到目前為止,水動(dòng)力荷載與防護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之間的內(nèi)在關(guān)系不十分清楚,工程實(shí)際中屢屢發(fā)生消力池底板泄洪破壞。因此,深入研究底流消能的水動(dòng)力荷載特性具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文依托某工程1:50跌坎消力池和某工程1:80寬尾墩消力池兩個(gè)水工模型對(duì)底流消能進(jìn)行了水動(dòng)力荷載系統(tǒng)試驗(yàn)研究,主要內(nèi)容如下:(1)基于模型試驗(yàn)對(duì)消力池底板脈動(dòng)壓強(qiáng)和上舉力進(jìn)行研究,得出了脈動(dòng)壓強(qiáng)、單位面積上舉力與總水頭的關(guān)系;對(duì)跌坎消力池與傳統(tǒng)消力池進(jìn)行對(duì)比,給出了跌坎消力池對(duì)脈動(dòng)壓強(qiáng)和上舉力的降低幅度。(2)對(duì)消力池底板和邊墻的脈動(dòng)壓強(qiáng)和整體荷載進(jìn)行研究,得到了消力池底板和邊墻板塊的脈動(dòng)壓強(qiáng)點(diǎn)面轉(zhuǎn)換系數(shù)以及最大上舉力與脈動(dòng)壓強(qiáng)的關(guān)系;提出以脈動(dòng)壓強(qiáng)為參數(shù)的底流消力池防護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的評(píng)估指標(biāo)。(3)對(duì)消力池中線底板、邊墻板塊、陡槽板塊尺度對(duì)上舉力的影響進(jìn)行了研究,在試驗(yàn)范圍內(nèi)建立了消力池底板尺度、脈動(dòng)壓強(qiáng)空間積分尺度與上舉力的關(guān)系,給出了優(yōu)選板塊尺度的參考指標(biāo)。(4)針對(duì)板塊四周止水完全破壞的極限情況,研究了消力池底板下表面與基巖之間縫隙的貫通程度對(duì)上舉力的影響。(5)對(duì)消力池底板塊各種止水完好程度對(duì)上舉力影響進(jìn)行了研究,以板塊四周止水完全破壞時(shí)的上舉力為基準(zhǔn),給出可能出現(xiàn)的最大上舉力的增加幅度;并對(duì)以后進(jìn)行水動(dòng)力荷載試驗(yàn)時(shí)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的最大上舉力提供參考。(6)基于模型試驗(yàn)研究了寬尾墩對(duì)消力池水動(dòng)力荷載的影響,并給出寬尾墩對(duì)不透水底板和透水底板的下表面脈動(dòng)壓強(qiáng)及上舉力的影響程度。(7)對(duì)透水底板透水孔內(nèi)的脈動(dòng)壓強(qiáng)特性進(jìn)行研究,得到透水孔內(nèi)任意兩點(diǎn)脈動(dòng)壓強(qiáng)相關(guān)系數(shù)的取值范圍;從幅值特性和頻譜特性兩方面就孔內(nèi)各點(diǎn)的脈動(dòng)壓強(qiáng)與相同位置上表面的脈動(dòng)壓強(qiáng)進(jìn)行了對(duì)比。
[Abstract]:The energy dissipation of the bottom flow is mainly through the strong turbulent mixing process between the surface rotation and the bottom stream. It is a common hydraulic energy dissipation method in the drainage structures of hydropower stations. The application of bottom flow energy dissipation in high dam engineering has attracted more and more attention due to its stable flow state, good energy dissipation effect, slight erosion, small atomization range and strong adaptability to geological conditions. However, due to the high flow velocity at the bottom and complicated flow conditions, the relationship between the hydrodynamic load and the stability of the protective structure is not very clear so far, the failure of flood discharge on the bottom slab of the stilling pool is often occurred in the engineering practice. Therefore, it is of great theoretical significance and engineering application value to study the hydrodynamic load characteristics of bottom flow energy dissipation. In this paper, the hydrodynamic load system test of the bottom flow energy dissipation is carried out based on two hydraulic models of a certain project at 1:50 and a certain project at 1:80 wide tail pier stilling pool. The main contents are as follows: (1) based on the model test, the pulsating pressure and lifting force of the bottom plate of the stilling pool are studied, and the relation between the pulsating pressure, the lifting force per unit area and the total head is obtained. In this paper, the pulsating pressure and integral load of the bottom plate and side wall of the stilling pool are studied by reducing the pulsating pressure and lifting force. The relation between pulsating pressure point conversion coefficient and maximum lifting force and pulsating pressure is obtained, and the evaluation index of the stability of the protection structure of the bottom flow stilling pool with pulsating pressure as the parameter is put forward, and the bottom plate of the middle line of the stilling pool is counteracted by the index of evaluating the stability of the protection structure of the bottom flow stilling pool with pulsating pressure as a parameter. The influence of the scale of sidewall plate and chute plate on the lifting force is studied. The relationship between the scale of the bottom plate of the stilling pool and the integral scale of the pulsating pressure and the upward lifting force is established in the range of the test. In this paper, a reference index of plate scale, I. e. 4), is given for the limit of complete failure of water stop around the plate. The influence of the penetration degree of the gap between the bottom surface of the stilling pool and the bedrock on the upward lifting force is studied. (5) the influence of various watertight intact degrees of the bottom plate of the stilling pool on the uplift force is studied. On the basis of the uplift force when the block is completely destroyed around the plate, the increase range of the maximum uplift force is given. The influence of wide tail pier on hydrodynamic load of stilling pool is studied based on model test. The influence of wide tail pier on the pulsating pressure on the bottom surface of impermeable bottom plate and permeable bottom plate and the influence of lifting force on the characteristics of pulsating pressure in the permeable hole of permeable bottom plate are also given. The range of the correlation coefficient of pulsating pressure at any two points in the pervious hole is obtained, and the pulsation pressure of each point in the hole is compared with that on the surface of the same position from the aspects of amplitude characteristic and spectrum characteristic.
【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】：2014
【分類號(hào)】：TV135.2

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本文編號(hào)：1834757