齿墩高度对齿墩内流消能工影响的试验研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:xuelun2003
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齿墩内流消能工常用于有压管道和泄洪洞中构成一种新型内流消能工。本课题组前期已经对齿墩内流消能工在不同面积收缩比和不同齿墩数目两种情况的交叉方案进行了物理模型试验,得到了一些研究成果。本文是在前期研究的基础上,对齿墩内流消能工进行更深入的探索,在面积收缩比和齿墩数目一定的情况下,研究齿墩高度对内流消能工的影响。在本次试验中齿墩面积收缩比为0.5,齿墩数目为4,在不同流量下对5种不同齿墩高度(R1=50mm、R2=42.5mm、R3=37.5mm、R4=32.5mm、R5=25mm)的内流消能工进行了研究。通过物理模型试验试验和理论分析相结合的方法对齿墩内流消能工的压力特性、消能特性和空化特性进行了分析,得到了下面的一些结论:(1)不同齿墩高度的内流消能工其时均压强在整个试验段内的沿程分布规律基本一致,均在齿墩进口前时均压强迅速的减小并在齿墩段内降到最小值,随后时均压强逐渐的增大,在齿墩下游较远位置时均压强恢复平稳状态。其中方案R1在消能前后其时均压强的降幅最大,方案R3的时均压强降幅最小。(2)不同齿墩高度的内流消能工其流量系数随着雷诺数的增大有所增加,但当Re>1.56×105其影响可忽略不计,各方案相比较R3的过流能力最大,比方案R1可增加约8%。(3)不同齿墩高度的内流消能工在雷诺数较小时对局部水头损失系数有一定的影响,雷诺数较大时其影响可忽略,其中流量较大时沿程水头损失约占总水头损失的10%左右。方案R1的局部水头损失最大,方案R3的最小。(4)不同齿墩高度的内流消能工其消能率均随着流量增加而增大,在试验范围内平均可达到60%左右。其中方案R1的消能率最好可达到63.84%;方案R2的消能率为57.41%;方案R3的消能率最差为51.18%;方案R4的消能率为60.71%;方案R5的消能率为59.80%。(5)不同齿墩高度的内流消能工其最小空化数都在齿墩段内0.2D的位置,当管道中的雷诺数达到3.11×105时最小空化数为负值。其中各方案比较方案R1的空化数最小,方案R5的空化数最大。空化数越小,越有可能发生空化现象。(6)不同齿墩高度的内流消能工其脉动压强沿程变化规律基本一致,均在齿墩段后1.6D的位置处脉动压强变化剧烈。在流量较大时各方案中R1的压强脉动最强,方案R5的压强脉动最弱。(7)不同齿墩高度的内流消能工综合分析,方案R5(齿墩高度为25mm)最不易发生空化,同时其过流能力和消能率也较佳,应为首要选择。
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