折流角变化下的旋流式竖井溢洪道涡室脉动压强试验研究

旋流式竖井溢洪道因具有很多优点而被许多工程采用,为了对该类溢洪道的设计运行防护提供更多有益的参考,需要对旋流式竖井溢洪道水力特性作更深入的研究。基于物理模型试验方法研究了折流角变化下的涡室脉动压强幅值特性和频谱特性。研究结果表明:涡室脉压强度随折流角增大而增大,脉压强度与能量耗散密切相关;脉动压强概率密度基本符合正态分布,但不服从标准正态分布。偏态系数与折流角的相关性较弱,峰态系数随折流角增大总趋势是减小的,但脉动幅值范围增大;脉动压强优势频率随折流角增大其频率范围有所拓宽并逐渐向高频转移,脉动能量主要由高频大尺度涡漩决定。

基于消力井井深变化下的旋流式竖井溢洪道底板脉动压强试验研究

基于物理模型试验方法研究了不同消力井深度下的旋流式竖井溢洪道底板脉动压强幅值特性及频谱特性。研究结果表明,底板脉压强度与井深并非呈线性关系而是随井深的增加表现为先增加后减小的规律,底板脉压强度与能量耗散密切相关,在消力井深度为1.25 D的基础上继续加深并不能有效提高旋流式竖井的底板脉压强度,从而依靠增加消力井深度来提高竖井消能率是不合理的。脉动压强概率密度较标准正态分布偏左为正偏分布,偏态系数与井深的相关性较弱,峰态系数整体上呈现减小的趋势,但减小幅度随井深的增加有所减小。脉动压强优势频率随井深的增加其主频率带有所拓宽并逐渐向低频转移,脉动能量主要由低频大尺度涡旋决定,井径比ε=1.25时的脉动能量较ε=0.75时与ε=1.75时明显增多,能量耗散较快,建议消力井深度与直径比h/D在1.25左右。