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本文通过对窄缝式挑坎消能工在国内外发展以及研究概况的分析, 发现窄缝式挑坎消能工在挑距、冲坑深度的计算上,目前没有一个比较完善的公式。大多数是在模型试验的帮助下来确定。长期以来,所有的挑流消能坎的冲坑深度都是根据传统的经验公式来进行计算,其实这些公式主要是适用于连续式挑流消能坎。同样,现有的挑距公式也主要是适用于连续式挑流消能坎的挑距计算。然而窄缝式挑流和连续式挑流的机理很不相同,显然把现有的挑距和冲坑深度计算公式套用到窄缝式挑流鼻坎上,是不合适的。所以本文从实际出发分析得出的窄缝式挑流消能坎的挑距、冲坑深度的计算公式是对窄缝式挑流消能以及挑流消能计算研究的一个补充,对有关设计人员和施工人员有一定的参考价值,为今后的高坝消能设计提供了理论方面的参考依据、为与此类似的工程提供了设计和优化窄缝式挑流消能鼻坎体型的宝贵经验、为高坝消能设计提供了实验方面的参考依据。通过对窄缝式挑坎消能工在国内外研究状况的综述, 指明了窄缝式挑坎消能工的研究现状以及还需探索的方面,为有关人士对窄缝式挑坎的进一步研究提供了基础。
本文研究的主要研究成果有三方面:
1.根据能量守衡原理,认为窄缝式挑流的能量一共包括五部分,他们分别是:坝面溢流过程中损失的能量、水流经过窄缝式挑坎时损失的能量、窄缝挑流在空气中碰撞消耗的能量、冲坑内损失的能量、尾水动能。通过对能量损失途径的分析,求出冲坑内能量的损失,再通过单位体积消能率来计算消耗这么多能量所需水的体积,最后根据二元水垫的几何形状来推算最大水深。从而得到窄缝式挑流消能坎冲坑深度的公式,并结合算例予以了运用。
2.以自由射流的观点,通过对流速系数、水头损失的分析来对窄缝式挑流消能工的挑距公式进行了探讨,并结合算例予以了运用。
3.先对新疆某水利工程的消能型式进行了方案比较,然后对泄水建筑物中的消能鼻坎进行了模型试验研究,并且对试验内容进行了对比分析,从而优化了消能鼻坎的体型并对第三章、第四章推出的理论给予了验证,发现模型试验得出的挑距和冲坑深度结果与理论公式得出的结果是近似的。