消力池內(nèi)懸柵消能工模型試驗與數(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展

2 水庫導(dǎo)流洞消力池試驗研究及數(shù)值模擬

2．1 導(dǎo)流洞消力池內(nèi)懸柵模型試驗

2．2 導(dǎo)流洞懸柵消力池數(shù)值模擬

2．3 導(dǎo)流洞懸柵消力池計算成果分析

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

3．6 本章小結(jié)

4 懸柵消能工PIV測試與消能機理分析

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 對比分析優(yōu)化試驗懸柵消能工

4．4 懸柵消能機理分析

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 試驗設(shè)計方法

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)對消能效果的影響研究

5．5 矩形懸柵布置相對值參數(shù)對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 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，借鑒前期陡坡急流彎道懸柵消能研究，作者針對水庫兼顧排沙導(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施。《消力池內(nèi)懸柵消能工模型試驗與數(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象，采用PIV流速測量技術(shù)和FLUENT流體模擬技術(shù)，通過理論分析、模型試驗和數(shù)值模擬方法并結(jié)合原型工程觀測，運用均勻正交設(shè)計和PPR投影尋蹤回歸方法，重點研究了消力池內(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懸柵布置方法，闡明了懸柵在底流消力池內(nèi)部的消能機理，揭示了懸柵不同位置、體型、數(shù)量等參數(shù)對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)計提供理論依據(jù)。

（1）通過水躍消除多余動能的水躍消能工，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，通過主流在表面擴散及底部旋滾和表面旋滾來消除多余動能的面流消能工。

（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)、運用要求等因素有關(guān)，對大中型和重要工程，還要進行水力模型試驗。為了保證建筑物及樞紐正常運行，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現(xiàn)：（1）水流內(nèi)部的紊動擴散和摩擦；（2）水流與邊壁的摩擦與碰撞；（3）水流在空氣中的擴散以及與空氣的強烈摻混等。

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