【摘 要】
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宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的消能方式不仅能利用阶梯溢流坝进一步提高消能率,还能利用宽尾墩后形成的无水区向台阶和水舌底部掺气,避免阶梯面发生空蚀空化破坏。但是随着泄水建筑物的水头和单宽流量持续增加,某些工程因台阶和水舌底部掺气不足,导致阶梯面发生空蚀空化破坏,严重地危害泄水建筑物的稳定和安全运行。本文对修圆角形、楔形及外凸式等三种特殊形式的过渡阶梯对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工
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宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的消能方式不仅能利用阶梯溢流坝进一步提高消能率,还能利用宽尾墩后形成的无水区向台阶和水舌底部掺气,避免阶梯面发生空蚀空化破坏。但是随着泄水建筑物的水头和单宽流量持续增加,某些工程因台阶和水舌底部掺气不足,导致阶梯面发生空蚀空化破坏,严重地危害泄水建筑物的稳定和安全运行。本文对修圆角形、楔形及外凸式等三种特殊形式的过渡阶梯对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的水力特性进行研究,探讨修圆角形过渡阶梯的圆角半径、楔形过渡阶梯的水平坡度和外凸式过渡阶梯的阶梯尺寸对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的掺气、消能的影响,为探索高水头、大单宽流量的泄水建筑物能够高效地掺气、消能提供一定的理论依据和应用方向。研究的主要结论如下:(1)修圆角形过渡阶梯的圆角半径从3.13mm到4.17mm逐步增加时,掺气空腔长度越长,消力池水深值越大,流速越小,消能率越大。同时较大的圆角半径可有效地减小负压在阶梯溢流坝的分布范围,但是阶梯内的负压较大。(2)楔形过渡阶梯的坡度在5°至15°内,坡度较大,消力池水深值较大,流速较小,消能率较大。同时增大坡度可有效地增加掺气空腔的长度,且负压也会随之增大。(3)尺寸为6.25mm×8.34mm、12.50mm×16.67mm、18.75mm×25.00mm的外凸式过渡阶梯对水力特性有较大的影响,阶梯溢流坝面出现两个负压峰值,并且当外凸式过渡阶梯的尺寸在一定范围内,最大负压会下移至过渡阶梯与均匀阶梯的衔接区。尺寸为18.75mm×25.00mm的外凸式过渡阶梯的掺气空腔较大,消力池水深值较大,流速较小,消能率较大。(4)对比修圆角形、楔形及外凸式过渡阶梯,发现外凸式过渡阶梯对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的消能较好于楔形、修圆角形过渡阶梯。
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