發(fā)布時間：2020-12-27 22:30

　　近年來階梯溢洪道在消能方面應用比較廣泛。在中高水頭電站中,階梯消能結(jié)合挑流、底流消能結(jié)構(gòu)能有效減少挑坎出流或者底流入池的水流能量,消能效果比單純使用挑流、底流消能要好。實際工程中階梯溢洪道局部區(qū)域在水流沖刷和空化氣蝕作用下容易破壞,因此研究其破壞機理具有重要的工程意義。目前已有階梯溢洪道破壞機理研究成果,主要從溢洪道結(jié)構(gòu)優(yōu)化、混凝土抗磨損能力、水流對階梯的作用力等方面開展研究。本文針對水流結(jié)構(gòu)對溢洪道的作用,分析流速、水流沖擊壓強、空化負壓等參數(shù)的分布規(guī)律,研究階梯型溢洪道的破壞機理及預測方法。本文采用物理模型、數(shù)學模擬和現(xiàn)場觀測相結(jié)合的辦法,分析門檻灘階梯溢洪道的外部水流結(jié)構(gòu),分析溢洪道沿程的最大流速、最大水流沖擊壓力、最小空化負壓的分布情況,預測可能發(fā)生破壞的區(qū)域。將門檻灘現(xiàn)場破壞區(qū)域與預測結(jié)果進行對比,確定造成門檻灘階梯溢洪道破壞的主要因素及其影響權(quán)重,提出按因素權(quán)重確定的分級判別方法,從而得出階梯溢洪道的水流作用破壞機理及預測方法。分析成果應用于八一橋水電站階梯溢洪道,根據(jù)物理模型試驗和三維數(shù)學模型的計算成果,分析八一橋階梯溢洪道的最大流速、最大水流沖擊壓強、最小空化負壓力等參... 

【文章來源】：重慶交通大學重慶市

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

門檻灘溢洪道立視圖

圖 2-12 Q=5535 m3/s 圖 2-13 Q=6641 m3/s從以上六個不同工況的水氣兩相流態(tài)圖，可以看出在各級流量下泄下，進水口水流流態(tài)較好，進入階梯前，水面左右基本對稱。進入階梯后，當流量較小時，形成左右水面較高，中間水面較低的窩狀水面，一直延續(xù)至階梯末端。下泄流量越小，這種窩狀越明顯。Q=2295m3/s 時，當水流從階梯末端射出時，在接近落水時，水流有輕微分開的現(xiàn)象。而其他工況下，水流分流情況不明顯。滿足下泄要求，這與電站實際調(diào)度過程中的流態(tài)類似，都未出現(xiàn)不良流態(tài)。因此，從流態(tài)上看，數(shù)模的模擬較好。2.3.2 斷面閘底流速的驗證對門檻灘電站，我們根據(jù)其電站資料可知：在其六個工況調(diào)度下，其最大閘底流速是已知的。將電站實際運行調(diào)度的最大閘底流速與數(shù)模計算的最大閘底流速進行比較，見表 2-3。其中下泄流量為 1270m3/s 工況下閘門為單孔開啟，其他五個工況為五孔均開。表 2-3 電站實際運行閘底流速與數(shù)模計算值的比較下泄流量 閘門 現(xiàn)場最大閘底 數(shù)模最大閘底 兩者

比真實值偏小。綜合考慮，數(shù)模計算最大閘底流速值比實際測量大 10%是在允許范圍內(nèi)的。所以，從閘底最大流速來看，數(shù)模的模擬情況較好。2.3.3 門檻灘數(shù)模在不同工況下水面線水面線能夠反映水流的水位沿程變化規(guī)律，確立流場的邊界范圍。由于第七級臺階與消力池相連，由于消力池的下泄過程產(chǎn)生壅水現(xiàn)象，導致第七級臺階水位雍高，因此，在繪制不同工況下水面線，只繪制到了第六級臺階。不同工況下階梯上的沿程水位變化見圖 2-14 至圖 2-19。

【參考文獻】：
期刊論文
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[4]不同臺階數(shù)的過渡階梯對階梯溢流壩面壓強及消能特性的影響研究[J]. 王強,楊具瑞,武振中,張靚,江時俊,李談談.  水力發(fā)電學報. 2016(05)
[5]張峰水庫溢洪道水力特性三維數(shù)值模擬[J]. 李建波,李禮.  太原理工大學學報. 2015(06)
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[7]“M”形臺階溢洪道的消能特性[J]. 王磊,刁明軍,朱潤野,閆謹.  水力發(fā)電學報. 2015(05)
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[9]肯斯瓦特水利樞紐溢洪道流場的數(shù)值模擬研究[J]. 金瑾,劉煥芳,陸楊.  人民黃河. 2014(11)
[10]Fluent軟件在溢洪道泄流中的應用[J]. 任雙立,呂勛博.  電網(wǎng)與清潔能源. 2014(07)

碩士論文
[1]臺階式溢洪道水力特性的試驗研究[D]. 曾東洋.西安理工大學 2002



本文編號：2942612