跌坎型底流消能工冲击区时均动水压强分布与抗冲磨强度确定

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1、跌坎型底流消能工冲击区时均动水压强分布与抗冲磨强度确定　　摘要：在跌坎型底流消能工消力池内水流流态分区的基础上，根据自由紊动射流理论，得出不同入射角度下冲击区时均动水压强半经验公式。利用冲击区底板时均动水压强分布图，在角度和流量不变的工况下，跌坎的变化对底板时均动水压强的影响，以及角度跌坎不变的工况下，流量的变化对底板时均动水压强的影响，显示出冲击区最易遭受冲磨与破坏的区域。以某水库工程为例，由实测数据推求经验公式相关参数，验证经验公式的可行性，进一步结合临底流速求出消力池底板混凝土抗冲磨强度分布图，对底板分区，为合理确定消力池底板混凝土强度等级提供参考。　　关键词：

2、时均动水压强；跌坎型底流消能工；抗冲磨强度；水力学试验　　中图分类号：TV653文献标志码：A文章编号：1672-1683（2015）06-1118-06　　Abstract：Onthebasisofcreatingwaterflowregimepartitionsintheimpactzoneofbottom-flowdissipationwithstep-downfloorandthetheoryoffreeturbulentjetflow，anempiricalformulaoftime-averageddynamicwaterpressureintheimpa

3、ctzonewasobtainedunderdifferentincidentangles.Thedistributiondiagramofdynamicwaterpressureintheimpactzonewasanalyzedusingmatlab.The7effectsofstep-downflooronthedynamicwaterpressureunderthesameincidentangleandflowrate，andtheeffectsofincidentflowrateonthedynamicwaterpressureunderthesamein

4、cidentangleandstep-downfloorwereinvestigated，andthemostvulnerableareatodamageandabrasionintheimpactzonewasdetermined.Areservoirprojectwasselectedasthecasestudy.Therelevantparametersoftheempiricalformulawerededucedbasedonthemeasureddatatoverifythefeasibilityoftheempiricalformula.Withthek

5、nowledgeofthebottomvelocity，theabrasionresistancestrengthofconcretefloorintheimpactzoneofbottom-flowdissipationwasobtained.Theresearchcanprovidereferenceforthestrengthclassificationofconcretefloorofbottom-flowdissipation.　　Keywords：time-averageddynamicwaterpressure；bottom-flowdissipatio

6、nwithstep-downfloor；abrasionresistancestrength；hydraulictest　　跌坎型底流消能工建立在常规底流消能工基础上，在消力池进口处将消力池底板向下开挖形成跌坎，构成跌坎型消力池。跌坎的存在使水流以淹没射流形式进入消力池水体，在主流上下形成漩涡和强剪切紊动进行消能，水流沿程有一定扩散，降低水力学指标。在高水头大流量条件下，在泄水建筑物泄流的混凝土表面上的破坏形式主要有空蚀、冲磨和水力冲刷。在一定条件下冲磨破坏又会诱发空蚀破坏，因此抗冲磨研究具有非常重要的意义。7　　本文通过水力学模型试验研究了15°、30°和45°入射

7、角度下不同跌坎深度、不同水头冲击区时均动水压强分布规律，分析时均动水压强分布图。通过对数据的处理和曲线拟合，得出以入射角度为控制变量的经验公式参数曲线。由某水库工程实测数据，对经验公式进行验证及评价，分析该工程消力池底板时均动水压强分布及混凝土抗冲磨强度分布，对底板分区后，给出底板材料选择方案。　　1试验条件　　试验装置采用有机玻璃制作而成。试验段尺寸为1.2m×0.2m（长×宽），试验中跌坎深度取0.06m、0.08m、0.10m，入射角度取45°，试验流量为0.006315m3/s，0.008027m3/s，0.01032m3/s。　　通过对跌坎