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泄水建筑物是水利水电枢纽的重要组成部分,是大坝安危的关键工程。随着我国西部地区水电事业的发展,采用深式长压力进水口的布置越来越多。但现有研究大多局限在短压力进水口,对深式长压力进水口的研究相对较少,且其布置受很多实际条件所制约,水力特性十分复杂,若处置不当,势必对工程安全造成影响。因此,研究深式长压力进水口的泄流特性,对发展我国西部水电事业具有重要的意义。
本文采用物理模型试验和数值模拟的方法对深式长压力进水口的泄流特性进行了研究,主要工作内容和成果如下:
(1)通过因次分析,得出深式长压力进水口流量系数主要受水流的雷诺数、有压洞相对长度以及出口闸门相对开度的影响;进水口弯道后的调整段长度,主要受佛汝德数F<,r>、弯道转弯半径R和水平转角θ的影响。
(2)通过物理模型试验及理论分析,研究了深式长压力进水口弧形闸门局部开启综合水头损失系数,该系数同时考虑了闸门局部开启流速系数和水流垂向收缩系数的综合影响。将长压力进水口的沿程损失系数与弧形闸门处的综合水头损失系数加入到流量系数的计算公式中,从而得出深式长压力进水口出口弧形闸门任意开度下的流量系数计算公式。
(3)通过数值模拟计算,分析了深式长压力进水口弯道的内、外侧压力和流速沿程分布。在此基础上,通过引入衡量弯道后直段调整水流效果的无量纲参数I,详细研究了调整段长度随佛汝德数F<,r>、弯道转弯半径R和水平转角θ变化的规律。