高坝下泄水流通常都具有高流速、大单宽流量、水力特性极为复杂的特点,如此势必会使下游消能防冲建筑物面临巨大挑战,同时,也增加了消能工设计的难度。水利枢纽(特别是高坝)的消能防冲水力学问题一直以来是工程建设和科学研究的热点。故合理正确地选择消能措施,是决定泄水建筑物乃至整个枢纽安全和充分发挥综合效益与否的关键。底流消能作为泄水建筑物的一种基本消能形式,在实际工程中应用较为普遍。底流消能常见的配套消能工型式主要有:消力池、消力坎、综合式消力池等。而消力坎型式主要有连续式、齿式和差动式三种,其中差动式尾坎具有消能冲沙、改善出坎流态、减弱河床冲刷及对海漫段具有较好适应性等诸多优越性。因此,对底流消能下差动型尾坎的体型研究,具有一定的理论以及与工程运用价值。本文以巴基斯坦某电站泄洪排沙孔消力池尾坎为依托,采用理论分析、模型试验研究和数值模拟计算分析相结合的研究方法,对差动型尾坎体型进行了研究。论文取得主要成果如下:(1)归纳总结了差动型尾坎设计原则,掌握了差动型尾坎工程应用中存在的问题及相应的改善措施,为本文差动型尾坎的体型研究及分析提供了理论依据。(2)对原优化方案进行了模型试验研究以及相应的数值模拟计算。并将数值模拟计算结果与模型试验结果进行了比较,验证了数值模拟的可靠性。同时分析了原优化方案存在的问题,参照差动型尾坎设计准则,对差动型尾坎体型和布置进行了进一步的优化设计。(3)在排沙水位工况下对不同优化方案下尾坎差动型式的水力特性进行了数值模拟研究及分析,结合水力学基础理论和差动型尾坎使用控制条件,经多次改进后得到推荐方案,并进行了该方案的模型试验验研究。结果表明:推荐的差动型尾坎满足适用条件,消力池内水跃充分且稳定,尾坎上下游水流衔接较好,消能防冲效果良好。为设计和工程施工提供了优选方案。