旋流阻塞與旋流擴(kuò)散復(fù)合內(nèi)消能工強(qiáng)剪切兩相流水力特性研究.pdf

1、針對高水頭大泄量壩工建設(shè)中存在的問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、布置靈活、導(dǎo)流洞再利用和消能率高等優(yōu)點的旋流式內(nèi)消能工成為了水利科學(xué)界的主要研究方向。
　　本文結(jié)合2015年國家自然科學(xué)基金—旋流阻塞與旋流擴(kuò)散復(fù)合內(nèi)消能工強(qiáng)剪切兩相流水力特性研究，設(shè)計出適用于高水頭（150m～200m）、大泄量（1500m3/s～2000m3/s）條件下的水平旋流復(fù)合式內(nèi)消能工，并對其基本流態(tài)、泄流規(guī)律、通氣孔通風(fēng)量、壁面壓強(qiáng)、空腔直徑、旋流角和流速等水力特

2、性進(jìn)行詳細(xì)的試驗研究分析，研究結(jié)果表明：
　　1、在不同上游水位下，可將豎井段流態(tài)劃分為明流流態(tài)、過渡流態(tài)和淹沒出流流態(tài)，將水平旋流洞流態(tài)劃分為明流流態(tài)、過渡流態(tài)和穩(wěn)定流態(tài)；在不同下游水位下，可將穩(wěn)定流態(tài)劃分為遠(yuǎn)驅(qū)式水躍、臨界水躍和淹沒式水躍。
　　2、在下游水位小于1.5D時，下游水位對泄流量基本上沒有影響，阻塞孔口流量系數(shù)μ3基本穩(wěn)定在0.233；當(dāng)下游水位大于等于1.5D時，隨著下游水位升高，μ3逐漸變小。考慮上下游水

3、位差ΔH的阻塞孔口流量系數(shù)μ隨著下游水位的升高而逐漸增大。
　　3、不同孔徑通氣孔對水平洞段流態(tài)影響較小，0.1D孔徑通氣孔下，改變下游水位運行方式為從高到低時，在導(dǎo)流洞70m～110m范圍形成穩(wěn)定的并由水氣兩相流組成的“屏障”，這種“屏障”能大幅度消耗下泄水流能量，并改變導(dǎo)流洞中部水流的急緩流流態(tài)。
　　4、根據(jù)不同孔徑通氣孔通風(fēng)量和風(fēng)速的變化規(guī)律，總結(jié)出這種體型在高水位大泄量條件下通氣孔孔徑設(shè)計的經(jīng)驗公式為D0=（0.2