【摘要】：寬尾墩+階梯溢流壩+消力池一體化消能工的應(yīng)用,為我國解決由于大單寬流量和高水頭等引起的高速水流問題得到新的突破,但隨著單寬流量和水頭的增大,摻氣問題、空蝕空化問題以及消能率逐漸降低的問題日益突出。為了解決以上問題,需要在水舌底部與溢流壩面創(chuàng)造摻氣條件,在實(shí)際工程應(yīng)用中常在寬尾墩下的WES曲面與階梯溢流壩連接處設(shè)前置摻氣坎和過渡階梯,以增加摻氣效果,改變壓強(qiáng)特性和消能特性。故本文基于阿海電站溢流表孔,應(yīng)用水汽兩相流VOF計(jì)算方法的三維RNG k-ε湍流數(shù)值模型,對不同大小臺階組合的過渡階梯進(jìn)行三維數(shù)值模擬。探討過渡階梯的不同大小臺階組合方案對壩面摻氣特性、壓強(qiáng)分布、空化空蝕以及消能機(jī)理等的影響,為完善寬尾墩+階梯溢流壩+消力池一體化消能工提供參考。得到主要研究結(jié)論如下。(1)隨著過渡階梯臺階尺寸的增大,階梯溢流壩面摻氣空腔及摻氣空腔長度也逐漸增加,壩面摻氣更加充分,避免階梯壩面免受空蝕空化破壞。(2)摻氣濃度隨著過渡階梯臺階尺寸的增大而增大,同時(shí)各方案沿階梯溢流壩面向下沿程摻氣濃度總體呈現(xiàn)減小趨勢,但波動較大,其中各方案沿程摻氣濃度均在第10-14級臺階處達(dá)到極小值。典型臺階豎直壁面摻氣濃度沿壁面向下?lián)綒鉂舛扔兄饾u減小的趨勢,沿水平壁面摻氣濃度有逐漸增大的趨勢。(3)各方案均在摻氣空腔內(nèi)產(chǎn)生局部負(fù)壓,且主要分布在首級臺階內(nèi),最大負(fù)壓基本均發(fā)生在22.56m附近；其中由6個(gè)高×寬=1m×0.75m臺階組成的過渡階梯豎直和水平壁面最大負(fù)壓分別為-4.469kPa和-3.898kPa,較其他方案為大,減小或增大過渡階梯臺階尺寸,都有助于減小階梯壁面負(fù)壓。(4)隨著過渡階梯臺階尺寸的增大,消能率逐漸增大,同時(shí)各方案消能率沿著消力池向后逐漸增大,但消能率增速將逐漸減小。其中由2個(gè)高×寬=3m×2.25m臺階組成的過渡階梯方案對水流的消能率最高,消能率沿著消力池向后從首個(gè)計(jì)算斷面的29.79%增加到最后一個(gè)計(jì)算斷面的55.86%,較其他方案為大,其中過渡階梯的首級臺階對階梯溢流壩的消能率影響最大。綜上所述,由2個(gè)高×寬=3m×2.25m臺階組成的過渡階梯方案為最佳方案。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV135.2

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2 張旭;董志勇;吳一紅;張東;朱芳;;泄洪洞過流壁面升坎流場的PIV剖析[A];水力學(xué)與水利信息學(xué)進(jìn)展 2009[C];2009年

3 梁斌;陳先樸;邵東超;蔡華;;高速摻氣水流的氣泡級配[A];第五屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第十五屆全國水動力學(xué)研討會文集[C];2001年

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本文編號：2752016