消力池內(nèi)懸柵消能工模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究

1 緒論

1．1 研究背景及意義

1．2 基本消能方式概述

1．3 輔助消能工研究現(xiàn)狀

1．4 懸柵消能工的提出及研究進(jìn)展

2 水庫導(dǎo)流洞消力池試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬

2．1 導(dǎo)流洞消力池內(nèi)懸柵模型試驗(yàn)

2．2 導(dǎo)流洞懸柵消力池?cái)?shù)值模擬

2．3 導(dǎo)流洞懸柵消力池計(jì)算成果分析

2．4 本章小結(jié)

3 消力池內(nèi)懸柵消能工水力特性

3．1 流態(tài)

3．2 池內(nèi)最大水深和消能率

3．3 水面線

3．4 流速

3．5 壓強(qiáng)

3．6 本章小結(jié)

4 懸柵消能工PIV測(cè)試與消能機(jī)理分析

4．1 PIV原理概述

4．2 PIV技術(shù)在懸柵消能工中的應(yīng)用

4．3 對(duì)比分析優(yōu)化試驗(yàn)懸柵消能工

4．4 懸柵消能機(jī)理分析

4．5 本章小結(jié)

5 消力池內(nèi)單層懸柵消能效果研究

5．1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

5．2 投影尋蹤回歸研究方法

5．3 懸柵布置形式的研究方法

5．4 懸柵體型比選及布置參數(shù)對(duì)消能效果的影響研究

5．5 矩形懸柵布置相對(duì)值參數(shù)對(duì)消能效果的影響研究

5．6 本章小結(jié)

6 消力池內(nèi)雙層懸柵消能效果研究

6．1 消力池內(nèi)布置單、雙層懸柵消能效果對(duì)比

6．2 消力池內(nèi)雙層懸柵不同布置形式消能效果研究

6．3 懸柵消力池內(nèi)水流沖刷過程中雙層懸柵穩(wěn)定性研究

6．4 本章小結(jié)

7 懸柵消能工應(yīng)用

7．1 五一水庫溢洪洞懸柵消能工應(yīng)用

7．2 小石峽導(dǎo)流兼泄洪洞懸柵消能工應(yīng)用

7．3 奎屯泄水陡坡懸柵消能工應(yīng)用

7．4 本章小結(jié)

8 結(jié)論與展望

8．1 結(jié)論

8．2 展望

參考文獻(xiàn) 2100433B

懸柵消能工具有消能率較高、消波效果好、環(huán)境影響小等特點(diǎn)，借鑒前期陡坡急流彎道懸柵消能研究，作者針對(duì)水庫兼顧排沙導(dǎo)流洞或大單寬流量溢洪道出口消力池消能難題，提出在消力池內(nèi)設(shè)置懸柵消能工并成功實(shí)施。《消力池內(nèi)懸柵消能工模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究/土木工程前沿學(xué)術(shù)研究著作叢書》以底流消力池內(nèi)設(shè)置的懸柵消能工為研究對(duì)象，采用PIV流速測(cè)量技術(shù)和FLUENT流體模擬技術(shù)，通過理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法并結(jié)合原型工程觀測(cè)，運(yùn)用均勻正交設(shè)計(jì)和PPR投影尋蹤回歸方法，重點(diǎn)研究了消力池內(nèi)加設(shè)懸柵后的水力特性、水流能量耗散衰減規(guī)律以及高消能效果時(shí)懸柵布置方法，闡明了懸柵在底流消力池內(nèi)部的消能機(jī)理，揭示了懸柵不同位置、體型、數(shù)量等參數(shù)對(duì)消能率和消波特性的影響規(guī)律，建立了消力池內(nèi)懸柵 優(yōu)布置方案，為類似底流消力池工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

（1）通過水躍消除多余動(dòng)能的水躍消能工，又稱底流消能工。

（2）利用泄水建筑物出口的挑流鼻坎將下泄急流拋向空中，然后落入下游河床水墊中來消除多余動(dòng)能的挑流消能工。

（3）利用泄水建筑物出口的鼻坎將下泄急流的主流挑至水面，通過主流在表面擴(kuò)散及底部旋滾和表面旋滾來消除多余動(dòng)能的面流消能工。

（4）為提高消能效率，用于較低流速情況下的輔助消能工以及超空穴消能工、壓力消能工、自由跌落式消能工等。

消能工的選型與建筑物的形式、樞紐布置、上下游水位、地形 、地質(zhì)、運(yùn)用要求等因素有關(guān)，對(duì)大中型和重要工程，還要進(jìn)行水力模型試驗(yàn)。為了保證建筑物及樞紐正常運(yùn)行，要求做到消能工本身不受空蝕（物體受到氣體空泡流沖擊后表面出現(xiàn)的變形和材料剝蝕現(xiàn)象）、磨蝕等損傷，下游岸坡穩(wěn)定 ，河床不出現(xiàn)危害性沖刷。

消能工的功能常通過以下方面的綜合作用而實(shí)現(xiàn)：（1）水流內(nèi)部的紊動(dòng)擴(kuò)散和摩擦；（2）水流與邊壁的摩擦與碰撞；（3）水流在空氣中的擴(kuò)散以及與空氣的強(qiáng)烈摻混等。

消能工的實(shí)質(zhì)是促進(jìn)水流的動(dòng)能最終轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷膿p，或使水流的動(dòng)能分散以減弱對(duì)建筑物及河渠的破壞作用 。