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泄洪消能一直是水利工程界比较关注的研究课题,其中挑流消能工作为最为常用的消能方式,其水流流态及水力特性一直备受研究人员的关注。本文依托云镇水库泄水建筑物水工模型试验,对泄洪建筑物的泄流能力、水力特性及下游消能防冲特性进行了分析;同时对直线连接扩散挑坎的挑距公式进行了理论分析,并应用FLUENT软件对其进行验证。 本研究主要内容包括:⑴泄洪底孔和泄洪表孔在各种工况下的实测下泄流量均大于设计值,泄流能力均能满足要求;同时得出了不同工况下泄洪底孔及泄洪表孔的起挑水位和终挑水位的界限;泄流底孔和泄流表孔在各工况下的水流流态较好。⑵分析泄洪底孔采用不同出口挑坎时的流速、壁面压力及水面线等水力要素可知:底孔采用底板直线连接扩散挑坎,表孔采用等宽连续挑坎。此种组合下,溢流表孔和底孔各工况下的压强均为正值,泄洪底孔顶曲线、底板及挑坎段压强变化平缓,体型设计合理;泄洪表孔堰面无负压,陡槽和挑坎段压强变化平缓;溢流表孔沿程、溢流底孔检修闸门槽处、闸室底板、顶曲线段、洞顶及洞底各部位的水流空化数均较大,只需要控制施工不平整度即可消除空蚀破坏。各种工况下冲刷坑的最近起坡点距离护坦较远,护坦不会受到冲刷的威胁;且挑射水流的水舌形态及落入河槽的位置均较好,不会出现冲击岸坡的现象,下游水深及冲刷坑位置等不会危及右岸放水孔的安全,故泄水建筑物的布置合理。⑶在连续式挑坎挑距计算公式的理论基础上,结合实测数据资料,给出了不同底板连接型式下挑坎的适用经验公式。⑷在设计洪水位工况下,运用FLUENT软件对底板直线连接扩散型挑坎水力特性进行了数值模拟分析。结果显示,底孔挑坎内水深、压强、流速等水力特性以及挑射水流的挑距、扩散宽度等水舌参数与试验结果吻合较好,表明用数值模拟挑流水舌是可行的。