突扩式水跃跃长的计算公式推导与验证

水跃长度为突扩式消力池设计的重要参数,对消力池安全稳定以及经济合理的影响效果显著。通过建立水跃区水体质点的运动方程,研究突扩式消力池水跃跃长的变化规律。提出了突扩式水跃跃长的半理论公式,并用已有文献的实测数据对其进行验证。研究表明:突扩式消力池水跃长度是跃前断面弗劳德数、跃前断面平均水深、水跃共轭水深比和消力池突扩比的函数,并随着跃前断面弗劳德数、跃前断面平均水深和水跃共轭水深比的增大而增大。结果显示,公式计算的突扩式水跃长度平均误差为4.32%,在5种体形共48组工况下只有5组工况的水跃长度相对误差>10%,且最大相对误差为-12.52%,其余工况下相对误差均<10%。

突扩式水跃跃后水深的分析与计算

突扩式消力池常见于多孔水闸和泵闸结合的水利枢纽,其水跃跃后水深的计算是一个无法回避的问题。由于突扩式水跃水流的复杂性,对其跃后水深的理论研究尚不成熟与完善。根据已有文献的试验资料,对前人常用研究方法所得的突扩式水跃跃后水深成果进行了定量分析与比较。结果表明,当边墙反力对应的压强水头等于跃前水深和跃后水深的平均值时,其计算的跃后水深与实际更加相符。通过建立绕流阻力新模型,结合已有文献的实测资料,给出了突扩式水跃绕流阻力系数的计算公式,提出了突扩式水跃跃后水深计算的新方法,并对其准确性和通用性进行了验证。

平底矩形断面渐扩散水跃跃后水深的计算

通过绕流阻力理论,建立了渐扩式消力池水跃段水体新的受力方程,提出了渐扩散水跃跃后水深新的计算方法.渐扩式消力池综合绕流阻力系数是跃前断面弗劳德数、水跃共轭水深比及水跃旋滚末端断面和水跃跃前断面宽度比的函数.相对综合绕流阻力系数是跃前断面弗劳德数的函数,并随跃前断面弗劳德数的增大而减小.得出了渐扩式消力池综合绕流阻力系数、跃后水深及水跃旋滚长度新的计算公式,并通过实际工程和已有公式对其适用性及通用性进行了验证.