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新疆山溪性河流含沙量大且泥沙颗粒粗细不均匀,对于兼顾排沙的底孔泄水建筑物下游消力池不宜采用消力墩等辅助消能工;对于大单宽流量表孔溢洪道消力池,当梯形墩等辅助消能工消能效果不理想时,在消力池内布置悬栅能较好解决问题,急速水流经过消力池时受到悬栅边壁阻挡、撞击等,在水跃区剧烈紊动、剪切,形成绕栅环流,消耗能量,从而平稳水流,改善流态,降低池内最大水深。消力池内布置悬栅消能工既不影响排沙又能作为辅助消能工,因其消减池内最大水深效果显著加之稳流效果好,具有一定实用价值。在前人针对五一水库泄水建筑物悬栅消力池进行研究的基础上,本文运用UL9(34)均匀正交设计、PPR投影寻踪回归和数值模拟研究方法,进一步对影响底流消力池消能效果的悬栅布置型式进行研究。在消力池内悬栅布置参数绝对值条件下,选取流量Q、栅高hs、栅距bs和体型作为消能效果影响因子进行UL9(34)设计和PPR建模仿真,得出影响消能效果的悬栅布置参数排序并确定矩形悬栅为最优悬栅体型;在设计流量工况下,着重研究了底流消力池内悬栅布置参数对最大水深的影响,选取矩形栅条数量ns、栅高hs、栅距bs为消能效果影响因子进行UL9(34)设计和PPR建模仿真,由PPR仿真成果得到池内最大水深影响因子排序为ns>bs>hs。在不同单宽流量工况下,消力池加入矩形悬栅后池内最大水深消减值达4.97cm,降幅高达15.84%,在矩形悬栅布置相对值参数条件下,将hs/B、bs/B、ns、Q/B作为消能效果影响因子,利用9组均匀正交试验数据和1组边界条件试验共10组试验进行PPR建模,并用37组试验数据作预留检验,得到矩形悬栅布置相对值参数对池内最大水深相对值hm/B影响排序为Q/B>ns>bs/B>hs/B,通过整理分析144组PPR仿真数据并绘制等值线图,在不同单宽流量下,由32张等值线图得到相对值hs/B和bs/B的优化区域分别在0.5~0.65和0.2~0.3之间,栅条数量优化区域在16根~20根之间,在此优化区域内最大水深和消能率值较优,可为消力池内悬栅布置型式提供参考。采用RNG k-ε模型,运用VOF法追踪自由表面,应用数值模拟技术对悬栅消能工进行研究,数值模拟结果与模型试验吻合较好,数值模拟成果可为悬栅结构优化设计提供可靠理论依据和参考。