【摘要】：水利工程中,挑流和底流是常用的消能方式。挑流消能中,水流從挑坎射入下游消力池中,其與下游水體發(fā)生碰撞,入射點(diǎn)附近會(huì)摻入空氣產(chǎn)生巨大旋滾,同時(shí)產(chǎn)生水噪聲。底流消能中,水流從建筑物下泄至消力池會(huì)摻入空氣,也會(huì)產(chǎn)生水噪聲。水噪聲不但與水流的紊動(dòng)有關(guān),而且與水流摻入的氣體多少有關(guān)。為解決水噪聲產(chǎn)生機(jī)理問(wèn)題,同時(shí)探究摻氣濃度對(duì)水噪聲產(chǎn)生的影響。試驗(yàn)從水滴、水流下落產(chǎn)生摻氣入手,設(shè)置水滴、挑流、底流試驗(yàn)工況,分析各工況的摻氣濃度分布,同時(shí)對(duì)水噪聲頻譜分析,得到各工況下?lián)綒鉂舛葘?duì)水噪聲的影響,得到了影響水噪聲的主要因素,引入影響水噪聲因素的無(wú)量綱數(shù)與水噪聲進(jìn)行回歸分析,得到水噪聲關(guān)于弗汝德數(shù)和摻氣濃度的回歸方程。試驗(yàn)中利用高速攝像機(jī)采集水滴下落的圖片,通過(guò)改變水滴直徑、水滴下落高度及下落滴數(shù)對(duì)不同工況進(jìn)行試驗(yàn),用Photoshop圖像處理軟件和CAD制圖軟件對(duì)所采集的圖像進(jìn)行后期處理,得到不同工況下水滴下落后摻入氣體的量。利用CQ6-2005電阻式摻氣濃度儀對(duì)挑流下泄至水墊塘以及底流試驗(yàn)消力池內(nèi)的摻氣濃度分布進(jìn)行實(shí)測(cè),得到不同工況下水墊塘以及消力池內(nèi)摻氣濃度分布規(guī)律。利用旋槳式流速儀對(duì)水墊塘和消力池內(nèi)流速進(jìn)行實(shí)測(cè),得到了不同工況的流場(chǎng)分布。主要規(guī)律如下:(1)水滴下落過(guò)程中,隨水滴直徑的增大,水滴與液面接觸的鋪展面積增大,水滴下落后動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液面的紊動(dòng)能變大,摻氣濃度呈減小的趨勢(shì);(2)挑流試驗(yàn)中,水墊塘內(nèi)的流速梯度隨流量增大呈增大的趨勢(shì)。下泄的流量、下落高度和水墊塘深度對(duì)水墊塘內(nèi)摻氣濃度分布影響較大,水流的挑射角度對(duì)摻氣濃度影響較小;(3)底流試驗(yàn)中,寬頂堰下泄流量及消力池尾坎高度對(duì)消力池內(nèi)流場(chǎng)和摻氣濃度分布影響較大,下泄流量影響消力池內(nèi)流速梯度,消力池尾坎高度影響堰后發(fā)生摻氣的位置。使用ZonicBook專(zhuān)業(yè)振動(dòng)噪聲分析系統(tǒng)和AWA6228~+多功能聲級(jí)計(jì)對(duì)水滴下落、水流挑射至水墊塘以及底流消力池內(nèi)產(chǎn)生水噪聲采集。根據(jù)1/3倍頻程將水噪聲分為低頻、中頻以及高頻,水流紊動(dòng)產(chǎn)生脈動(dòng)輻射噪聲其為低頻,頻率范圍在20-500Hz;水滴下落過(guò)程中有氣體摻入形成氣泡,氣泡破滅產(chǎn)生的水噪聲頻率為中高頻,其中初次產(chǎn)生的氣泡頻率為高頻,范圍在2000-8000Hz,而次生氣泡產(chǎn)生的水噪聲為中頻,頻率范圍在500-2000Hz。根據(jù)對(duì)頻譜的分析得到以下主要規(guī)律:(1)水滴下落產(chǎn)生的水噪聲聲壓級(jí)與摻氣濃度和液面的紊動(dòng)有關(guān),水噪聲的頻率多為高頻范圍;(2)挑流試驗(yàn)中,水墊塘內(nèi)平行水流方向的水流噪聲呈減小趨勢(shì),在距下落點(diǎn)一定距離內(nèi)水流噪聲由摻氣氣泡破滅噪聲和水流脈動(dòng)輻射噪聲兩部分組成,而在摻氣逸出后的水流噪聲主要為水流脈動(dòng)輻射噪聲;(3)底流試驗(yàn)中,消力池內(nèi)水流噪聲在發(fā)生摻氣位置處至摻氣逸出間由摻氣氣泡破滅噪聲和脈動(dòng)輻射噪聲兩部分組成,頻率范圍在高、中、低頻都有發(fā)生,但以高頻為主。消力池內(nèi)未發(fā)生摻氣的位置水噪聲主要為脈動(dòng)輻射噪聲,主要頻率范圍集中在低頻,噪聲的音調(diào)較低。通過(guò)對(duì)所采集的水噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析,確定了各個(gè)工況下水噪聲產(chǎn)生的主要因素,分析出了水流紊動(dòng)和摻氣濃度為水噪聲產(chǎn)生的主要因素。弗汝德數(shù)Fr表示水流的紊動(dòng)情況,摻氣濃度C表示水流下泄后摻入氣體的情況,引入影響水噪聲因素的無(wú)量綱數(shù)弗汝德數(shù)Fr和摻氣濃度C,將無(wú)量綱數(shù)與水噪聲聲壓級(jí)進(jìn)行回歸分析,得到了水噪聲關(guān)于汝德數(shù)Fr和摻氣濃度C的回歸方程:L_P=63.28+0.80Fr+0.54C。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TV135.2
【圖文】：

第一章 緒論落高度、不同直徑水滴產(chǎn)生水噪聲的聲壓頻譜規(guī)律。將觀測(cè)的摻氣濃度與水噪聲進(jìn)行分析，得到水滴下落后的摻氣濃度與水噪聲的關(guān)系。（2）以挑流至水墊塘、底流水進(jìn)入消力池內(nèi)水流為研究對(duì)象，利用 CQ6-2005 型摻氣濃度儀對(duì)水墊塘和消力池內(nèi)的摻氣濃度進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)水墊塘和消力池內(nèi)摻氣濃度分布規(guī)律進(jìn)行研究。利用 ZonicBook 噪聲頻譜分析儀和 AWA6228+多功能聲級(jí)計(jì)對(duì)消力池和水墊塘內(nèi)產(chǎn)生水噪聲的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)對(duì)采集的摻氣濃度和水噪聲進(jìn)行分析，得到水流下泄進(jìn)入水墊塘和消力池內(nèi)摻氣濃度與水噪聲的關(guān)系。對(duì)水滴下落、挑流至水墊塘、底流水流進(jìn)入消力池的摻氣濃度分布與所產(chǎn)生水噪聲的頻譜進(jìn)行分析，得到各工況下?lián)綒鉂舛扰c水噪聲間的關(guān)系。（3）通過(guò)引入影響水噪聲的主要因素的無(wú)量綱數(shù)弗汝德數(shù) Fr 和摻氣濃度 C，進(jìn)而得到關(guān)于弗汝德數(shù)和摻氣濃度的水噪聲回歸方程。1.3.2 技術(shù)路線

沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文水系統(tǒng)主要由注射器（針頭直徑 0.25mm、0.33mm、0.41mm、1.32mm）、燒杯（300璃燒杯）、支架（可伸縮 1.5m）、鋼尺（100cm 量程）等組成。圖像拍攝系統(tǒng)主要由、照明燈以及高速攝像機(jī)三部分構(gòu)成；噪聲觀測(cè)系統(tǒng)由 ZonicBook/618 專(zhuān)業(yè)振動(dòng)噪析儀、噪聲傳感器以及 AWA6228+多功能聲級(jí)計(jì)組成。

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本文編號(hào)：2714135