面流消能的消能率计算：面流消能试验研究之二

论述了面流消能的消能机理,并应用量纲原理分析了试验成果,总结出了面流消能五种典型流态旋滚区消能率的计算式,可供设计选择消能效果好的流态作为主要的应用流态时参考。     

消能工在白杨河水库的联合应用

针对白杨河水库枢纽工程原设计方案消力池尺寸不足,下游护坦流态不良、冲刷严重的问题,进行了四种不同修改方案的试验研究。通过对原方案及修改方案水流流态的观察,水深、流速、消能率等方面的测量计算,推荐采用“阶梯式溢洪道＋消力墩”的联合消能方案。试验表明,阶梯式消能工可以消除水流的大部分能量,减小消力池及下游护坦的消能负荷。将...     

跌坎式底流消能工的消能机理分析与研究

对比常规的底流消能工，对跌坎式底流消能工消能水力特性进行了分析和试验研究。通过对底流消能机理的分析、平面紊动射流的流速分布和对比模型的对比试验，分析了消力池中的水流运动状态和跌坎在消力池中的作用。利用跌坎式底流消能，可大大降低临底流速，减小消力池底板上的脉动压强，增加淹没射流消能效果和水流的平稳，减小雾化对周围环境的影响，是一种有效的新型消能方式。     

王家厂溢洪道消能工改建方案研究

针对王家厂溢洪道的冲刷破坏，通过原型调查和模型试验，检查了原挑流消能工的弊病，进行了挑流修改方案试验；同时研究了底消能方案；提出了消除下游弯道水流的措施；通过底，挑流多种消能工方案比较，推荐了本溢洪道消能防冲改建设计的最优方案，为工程抢险保安赢得了时间，节省了经费。     

石板水电站泄洪消能试验研究

通过石板水电站溢流坝面三种挑流消能形式的试验比较，优选出宽尾墩结合挑流鼻坎的一次成流的消能防冲形式。它具有反弧段内不形成水跃、挑射距离适当，水舌入水面积较大，下游冲坑范围较小、且冲刷坑深较浅的特点。这一消能形式已被工程采用。     

惠蓄下库溢流坝阶梯消能试验研究

对惠州抽水蓄能电站下库溢流坝原设计的挑流方案进行改进,采用了坝面阶梯消能工与下游底流联合消能的方案,试验研究成果可供类似的工程设计和施工参考。     

水闸底流消能常见辅助消能工型式综述

传统底流消能在低水头、低弗劳德数下的消能效率较低,为提高消能效率,辅助消能工应运而生。本文基于工程应用及研究现状,介绍了辅助消能工中常见的消力墩、宽尾墩、尾槛、悬栅以及联合辅助消能工的研究进展,给出了各辅助消能工的示意图、特点和适用条件。在消力池中加设辅助消能工是解决水闸消能最基本、最有效的方法之一,但在消力池中单独加设一种辅助消能工有时无法满足消能要求,而联合应用的辅助消能工可以达到更好的消能效果,进一步提高消能效率,同时可利用各自的优点弥补对方的缺点,使消能工更加持久耐用,从而保护水闸的安全运行。     

跌坎式底流消能工的消能机理与水力计算

应用平面紊动射流理论,分析淹没射流在跌坎式底流消能工消力池中的运动规律以及跌坎式底流消能工降低临底流速的机理,得出射流扩散中心线上最大流速计算式.通过建立消力池内水流运动的动量方程,推导出跌坎式底流消能工的水力计算公式,通过试验验证,结果表明,公式是合理的,为跌坎式底流消能工的设计提供了依据.     

宽尾墩-跌坎底流消能工试验研究

针对某水电工程泄洪量大、单宽流量大、佛氏数低且河床易冲刷的特点,采用水工模型试验的方法对底流消能工、宽尾墩底流消能工、跌坎底流消能工及宽尾墩-跌坎底流消能工4个方案的消能效果进行了对比研究。结果表明,宽尾墩-跌坎底流消能工方案在典型工况下消能充分,出池水流衔接平顺,对下游河床冲刷较轻。详细介绍了4个消能方案的布置形式和试验过程,可为同类工程参考。     

湖南省芦江水库溢流坝台阶和戽流组合消能设计

为了研究芦江水库工程溢流坝采用台阶+消力戽组合消能的可行性，结合工程特点，经综合分析大坝溢流面台阶+戽流组合消能和台阶+消力池组合消能2个方案，最终选择消能效果好、投资省的台阶+戽流组合消能方案。介绍了溢流坝面消能台阶步高和步长及消力戽尺寸拟定的方法、溢流坝面经过台阶水流流态、消能率及戽流消能等的水力学计算和水工整体模型试验。结果表明：计算和试验结果较为吻合，该工程溢流坝采用台阶+戽流组合消能是合理可行的。     

c型折坡水跃特性的试验研究

水跃消能是水利工程中经常用到的消能形式,国内外许多学者对水跃进行了大量的研究。在工程实践中发现,c型折坡水跃的水力特征值与规范方法计算得到的值有较大差异。文章针对c型折坡水跃特性进行了试验研究,并结合量纲分析和数值分析方法,得出以斜坡段坡角θ为参数的c型折坡水跃跃后水深、水跃长度的计算公式,并利用水槽试验数据和实际工程水工模型试验对公式进行了验证。结果表明:所得公式的计算误差不超过±12%,可供工程设计计算参考。     

闸堰下游淹没水跃特性研究

本文通过试验分析，对具有驼峰堰的泄水闸下游平底消力池中的淹没水跃特性进行了研究，认为：当淹没水跃的前佛氏数Ｆｒ１＝３．４－７．３，淹没系数Ｓ＜０．７时，消力池及其下游的流态不会因水跃被淹没而恶化，淹没水跃的消能效果优于自由水库。     

改进的突然对称扩散水跃方程

泄水建筑物下游的消能防冲是水利工程设计的重要问题。突然对称扩散水跃是消能的一种基本形式。为了研究突然对称扩散水跃共轭水深的水力特性,根据动量原理建立了突然对称扩散水跃共轭水深方程。发现突然对称扩散水跃始端扩散断面的回流平均水深ｈ３可以表示为跃前断面水深ｈ１和跃后断面水深ｈ２的函数,即ｈ３＝ｈ１＋αｈ２。根据大量实验资料,给出了系数α随着突扩比β变化的函数关系式。本文建议的方程能够很好的与实验吻合一致。在已有的计算方法中,本文方程与实验结果的平均误差和最大误差最小。因此,本文方程可以应用到实际问题的水力计算。     

Estimation of hydraulic jump on corrugated bed using artificial neural networks and genetic programming

Artificial neural networks (ANNs) and genetic programming (GP) have recently been used for the estimation of hydraulic data. In this study, they were used as alternative tools to estimate the characteristics of hydraulic jumps, such as the free surface location and energy dissipation. The dimensionless hydraulic parameters, including jump depth, jump length, and energy dissipation, were determined as functions of the Froude number and the height and length of corrugations. The estimations of the ANN and GP models were found to be in good agreement with the measured data. The results of the ANN model were compared with those of the GP model, showing that the proposed ANN models are much more accurate than the GP models.     

波状床面消力池水跃特性试验分析

研究波状床面水跃共轭水深和水跃长度对于波状床面消力池的设计极为重要。根据已有文献关于波状床面消力池水跃特性的试验资料,分析波状床面消力池共轭水深、水跃旋滚长度、水跃长度和水跃区消能率随跃前断面弗劳德数、壁面粗糙高度、跃前断面和跃后断面水深的变化规律。给出了波状床面水跃跃后水深的半理论公式和水跃旋滚长度、水跃长度的拟合公式,并对其进行验证,水跃共轭水深的平均误差分别为4.5%和3.3%,水跃旋滚长度和水跃长度的平均误差分别为7.4%和5.9%。研究表明,水跃跃后水深和水跃长度不仅是跃前断面弗劳德数的函数,还是壁面粗糙高度的函数;波状床面消力池水跃区消能率远大于一般混凝土壁面消能率,在相同弗劳德数情况下水跃区消能率随着壁面粗糙高度的增加而增加。     

纳吉滩水电站消能方式的试验研究

纳吉滩水利枢纽的泄水建筑物由 5个溢流表孔和 1个冲砂孔组成 ,最大泄流量为 92 3 0m3 /s ,底流消能。纳吉滩水电站底流消能的主要问题是小流量时消力池内水深不足 ,呈远驱水跃 ,消能效果极差。水工模型试验进行了多方案探索 ,从水工水力学的角度来看 ,二道坝方案为优。     

水跃掺气池的掺气特性

针对大单宽流量下传统阶梯溢洪道因流动水深增加,掺气不足,导致极易发生空蚀破坏和消能率降低的问题,提出了一种通过水跃掺气池对阶梯溢洪道流动提供掺气的水跃掺气阶梯溢洪道,采用物理模型试验方法,详细研究了水跃掺气池的掺气特性,包括来流条件、掺气池长度、掺气池尾坎高度、水跃流态对掺气特性的影响。结果表明:在现在的研究范围内,在掺气池内和掺气池尾坎后的区域,无论是底板还是边墙淹没水跃流态都有较好的掺气效果;前述流动参数和结构参数通过影响水跃流态影响掺气效果,在利用水跃掺气池对阶梯溢洪道水流掺气时,流态的控制是重要的。     

跌水建筑物水力计算及分析

通过对跌水建筑物控制堰跌口宽度、跌水消力池水力计算原理及方法进行分析,对消能计算经验公式及水跃方程公式进行比较论证,认为水跃方程根据动量定理推导而出,理论依据充分,成果可靠,而经验公式缺乏理论支撑,与水跃方程公式计算成果相差较大,建议跌水建筑物水力计算宜选用水跃方程公式.最后通过工程实例,计算确定跌水控制堰跌口宽度、消...     

WCSPH方法模拟三角形底板水跃特性

使用弱可压光滑粒子动力学（weakly compressible smoothed particle hydrodynamics,WCSPH）方法,对弗劳德数Fr=1.68～6.08和不同波长与波高(S/t）之比的三角形波状底板上的水流流态、流速云图以及流速矢量图、共轭水深、消能率等水跃特性进行模拟研究。经对比分析：数值模拟结果与试验结果吻合较好;三角形波状底板表面会产生顺时针漩涡增加能量耗散,提高消能率,其水跃长度比光滑底板的小,且消能效果优于光滑底板。通过分析不同工况的水跃特性,确定了最佳三角形波状底板,其可使共轭水深和相对水跃长度分别降低14.15%和24.83%,而消能率比光滑底板提高48.52%。