本文關(guān)鍵詞：全斷面摻氣水流的脈動(dòng)壓力特性研究

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【摘要】：我國(guó)水力資源豐富,自改革開放以來,高壩泄水建筑物日益增多,高速水流對(duì)建筑物的空蝕破壞問題不容忽視,行之有效的減蝕措施引起關(guān)注,現(xiàn)今被業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)可并廣泛推廣的減蝕措施當(dāng)屬摻氣減蝕。本文主要通過水工模型試驗(yàn),對(duì)陡槽全斷面摻氣及摻氣水流的脈動(dòng)壓力的水力特性進(jìn)行研究。選擇自然摻氣、底坎摻氣、側(cè)坎摻氣、聯(lián)合摻氣共四種摻氣形式,五級(jí)流量以及多種通氣孔類型,通過控制變量法,根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的總結(jié)分析,揭示了自然摻氣及強(qiáng)迫摻氣設(shè)施后泄槽不同流動(dòng)區(qū)域的摻氣濃度及脈動(dòng)壓力特性。主要研究?jī)?nèi)容及研究結(jié)果如下:(1)從底空腔、側(cè)空腔的理論分析入手總結(jié)其計(jì)算公式,并得出同一試驗(yàn)條件下,底空腔長(zhǎng)度與單寬流量、通氣孔個(gè)數(shù)均呈反比關(guān)系,側(cè)空腔長(zhǎng)度與弗勞德數(shù)、通氣孔半徑均呈正比例關(guān)系。(2)從摻氣濃度與脈動(dòng)壓力在同一工況下的沿程分布情況得出,在不同強(qiáng)迫摻氣設(shè)施下,二者在水流沖擊區(qū)的沿程變化趨勢(shì)一致。而且在這一區(qū)域水流脈動(dòng)強(qiáng)烈的現(xiàn)象是摻氣坎后的摻氣濃度增加引起的。因此影響水流脈動(dòng)壓力的主要因素除水流流速外,還有摻氣濃度。從泄槽側(cè)墻脈動(dòng)壓力的變化得出,聯(lián)合摻氣設(shè)施的摻氣效果優(yōu)于單獨(dú)的底、側(cè)坎摻氣設(shè)施。(3)從脈動(dòng)壓力在泄槽底板的變化得出,在沖擊區(qū),尤其在底板或聯(lián)合摻氣設(shè)施下建筑物受水流的瞬時(shí)壓力荷載最大,在反射區(qū)及穩(wěn)定區(qū),流速是導(dǎo)致水流脈動(dòng)增強(qiáng)的主要因素。脈動(dòng)壓力的紊動(dòng)程度隨通氣孔個(gè)數(shù)的增多或通氣孔面積的增大而愈加劇烈。(4)從脈動(dòng)壓力的時(shí)域過程、脈動(dòng)壓力的均方根值、偏態(tài)系數(shù)、峰態(tài)系數(shù)和脈動(dòng)壓力的主頻率等多方面得出,泄槽壁面的最大脈動(dòng)壓力可用公式計(jì)算值近似反映,且脈幅最大值約為脈動(dòng)壓力均方根值的3倍。試驗(yàn)工況下各區(qū)主頻率均小于11Hz,優(yōu)勢(shì)頻率主要集中在0-10Hz之間,屬于低頻范疇;并且水流脈動(dòng)壓力分布在反射區(qū)下游及穩(wěn)定區(qū)更接近正態(tài)分布。研究結(jié)果可為更好的在陡槽上利用強(qiáng)迫摻氣減蝕設(shè)施提供有益的理論及試驗(yàn)依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TV135.2

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1 張力霆,齊清蘭;固體邊壁上點(diǎn)面脈動(dòng)壓力轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)推導(dǎo)[J];數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí);2003年10期

2 李愛華;劉沛清;;脈動(dòng)壓力在板塊縫隙中傳播衰變機(jī)理研究[J];水利水電技術(shù);2006年09期

3 大連工學(xué)院三峽溢流壩斷面模型試驗(yàn)組;壩面脈動(dòng)壓力及其模型律的試驗(yàn)研究[J];大連工學(xué)院學(xué)刊;1959年05期

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本文編號(hào)：1274673