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%。

S型突扩水跃跃长的计算

水跃跃长作为水跃研究的重要内容,广受学者关注。通过追踪突扩式消力池S型水跃水跃区水体质点的运动轨迹,建立水体质点运动方程,研究S型突扩水跃跃长的变化规律。研究发现:S型突扩水跃跃长是水跃跃高的函数,并随跃高的增大而增大;水跃跃高系数在相同突扩比情况下变化幅度较小,其可视为仅随消力池突扩比的变化而变化。根据已有试验数据,对S型突扩水跃跃长理论公式中的跃高系数进行了率定,提出了S型突扩水跃跃长的半理论公式,并用已有文献公式及实测数据对公式的延展性和正确性进行了验证。本文公式计算的S型突扩水跃跃长精度为5.59%,计算的一般二元水跃跃长为5.39%。