《側向齒坎收縮式消能工的研究》是依託河海大學，由吳建華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：側向齒坎收縮式消能工的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳建華
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
收縮式消能工，基於在結構上適合窄型河道布置，在水力特性上射流水舌在縱向上的充分擴展等優勢，具有較高的消能率，在水電工程中一直有很好的套用。隨著我國高壩水電工程的建設，泄洪功率如溪洛渡工程已接近1億kW，一些工程泄洪單寬流量超過300m2/s的量級，泄洪消能日益成為水電工程建設的重要問題，開發新型高效的消能工，研究其消能機理和技術仍然是工程建設所面臨的重大關鍵技術問題。本項研究的主要方法和內容是：提出一種側向帶齒坎的收縮式消能工，通過齒坎在立面上對射流水舌的分層，增加層間水流的紊動、摩擦和摻氣，提高消能率，減小對下遊河道的沖刷；通過理論分析，研究消能工的結構和水力參數對分層的射流水舌形態的影響；通過物理模型試驗，包括定床、動床和減壓模型試驗，研究具有高消能率的側向齒坎收縮式消能工的結構體型；建立這種新型消能工的水力計算方法。本項研究對工程設計和施工運行有良好的理論和套用價值。
結題摘要
窄縫消能工，由於結構簡單、消能率高，在高壩工程中有廣泛的套用。隨著我國高壩水電工程的建設，泄洪功率如溪洛渡工程已接近1億kW，一些工程泄洪單寬流量超過300m3/s.m的量級，開發新型高效的消能工一直是水利水電工程建設面臨的重要課題。 本項研究提出一種齒坎式窄縫消能工，運用理論分析和物理模型試驗，對其水力特性進行了詳細地研究。齒坎式窄縫消能工，在立面上對射流水舌的分層，增加層間水流的紊動，同時，由於齒坎結構的存在，增加了流動與空氣的接觸面積，從而增加水流的摻氣能力，消能率大為提高。本項研究主要開展了四個方面的研究工作，主要包括：（1）消能工參數的設計，（2）水力特性的研究，（3）消能率研究，（4）空化性能的研究，相關成果與傳統的窄縫消能工進行了對比分析和研究。 本項研究提出的齒坎式窄縫消能工，由於其參數與消能率以及相關水力特性密切相關，所以，參數的選取和特性的研究是至關重要的。這些參數主要包括：消能工的收縮率、齒坎數和齒寬等。研究表明：與傳統的窄縫消能工相比，齒坎式窄縫消能工的消能率可以提高5%，初生空化數和流動阻塞佛氏數都可以明顯地降低，表明這個消能工有良好的防空蝕性能和抗流動阻塞的性能。同時，研究提出了一個沖坑形態係數，用以表征沖坑的形狀特徵。一般而言，齒坎式窄縫消能工的沖坑形態係數大於0.5，表明這種消能工水舌沖刷下游形成的沖坑，上游面相對較緩，這對工程的安全是有利的。除了齒坎式窄縫消能工，相關收縮式結構和挑流結構，包括溢流表孔出口、有壓孔口，由於其不同的佛氏數特性，他們的阻塞特性分別進行了較為系統的研究。 基於本項研究，獲得了一項國家技術發明獎（二等，2012年）周培源水動力學獎（二等，2012年），授權發明專利一項，發表論文（SCI收錄）7篇（6篇第一作者），培養1名博士和3名碩士研究已經畢業，另有1名博士仍然在從事該方向的研究工作。
