控导浅层急流的潜没式三角翼体特性研究 Analyze of the properties of the submerged triangle wing for adjusting shallow supercritical flow.pdfVIP

第 卷 第 期 水 科 学 进 展 ， !2 $ -D;#!2 ND#$ 年 月 ， ( ( /=-/NO84 PN Q/,8R 4OP8NO8 6M; S ( 控导浅层急流的潜没式三角翼体特性研究 ! ! ! ! 孙东坡 ，罗秋实 ，严 军 ，王二平 ，宋永军 （ 华北水利水电学院，河南 郑州 ； 武汉大学水利水电学院，湖北 武汉 ） !# $%!! # $’( 摘要：宽浅陡槽水流试验研究表明，浅层急流的阻力大、稳定性差。当陡槽（! # ) $ ，#$ * !#$ + ）末端水流呈“马 鞍型”动量横向分布时，水流具有较强的稳定性；而当陡槽（! # * $ ，#$ ) !#$ + ）末端水流呈“椭圆型”动量横向分 布时，就缺乏抗干扰能力，导致下游形成平面涡旋并挤压水跃。基于“介入式”方法，提出了采用潜没式三角翼体 来调控浅层急流。利用三角翼对两翼底层水流产生的扰动产生两翼优势流，从而使水体能够抑制边界微小扰动的 “多米诺骨牌”累加递增效应，提高了水流整体稳定性，改善了下游水流的衔接消能，效果良好。在此基础上，对 三角翼体调控水流动量分布的机理进行了分析，探讨了三角翼体型设计原则及量纲一体型因子 $ 的确定方法。 关 键 词：浅层急流；动量模比系数；骨牌效应；潜没式三角翼体；量纲一体型因子 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （ ） ,-.%’ / !!0.(1! ( $0%10( 在流体输运的泄槽工程中，有时受条件限制需要设计成宽浅陡槽，运用时水深浅、流速大，边壁糙率、水 流掺气损失等各种影响相对增强，致使这类浅层急流缺乏对外界干扰的遏制能力、泄流不稳定。陡槽末端会主 ［］ 流偏移，消力池内水跃受漩涡挤压，影响消能工作用的正常发挥 ! 。一般陡槽小流量运用时，也会出现类似问 题。因此优化宽浅陡槽水力设计，实现平稳泄流与消能充分稳定已成为在软基上修建泄槽（溢洪道）工程的技术 ［ ］ 关键。为了改善泄槽流态及下游消能条件，有人提出在陡槽内设置分流墩或纵向导流墙 E $ 等办法，但这些针 对一般陡槽的改善措施并不适用宽浅陡槽。因此，针对宽浅陡槽泄流及消能试验研究与工程应用中发现的水流 不稳定问题，对浅层急流的特点及其控导措施进行试验与理论研究，提出能改善陡槽水流状况的有效工程措 施，具有十分重要的理论意义与工程应用价值。 ! 浅层急流的特点 ! ! 水流动量分布特性 ［］ ’ 笔者通过水力模拟试验 获取了不同流量及宽深比的陡 槽水深及流速分布，对 $ 个实测数据进行统计分析，表明 陡槽宽深比不同时，水流动量呈现两种不同特点的横向分布 形态，见图 。 ! 在陡槽中，流量较大且宽（ ）深（ ）比相对较小（ ! #