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洞塞式消能工是利用水流的突缩突扩作用进行消能的消能工,本文在总结前人研究的基础上,应用试验、数值模拟和理论分析手段研究了顺直洞塞、台阶洞塞和收缩洞塞的最佳尺寸、消能特性、消能机理、空化特性以及多级洞塞泄洪洞的设计流程,并探索把洞塞式消能工应用到大型水电工程的可能性,得出的结论包括:1、通过实验及数值模拟研究,得出了顺直洞塞、台阶洞塞和收缩洞塞的洞塞内及洞塞后的压强恢复长度,得出了洞塞出口面积收缩比与压强恢复长度的关系。2、得出了顺直洞塞、台阶洞塞和收缩洞塞的水头损失系数的表达式。研究表明,雷诺数对水头损失系数几乎无影响。3、研究表明,台阶洞塞最佳的辅、主洞塞直径之比应为1.1,辅助洞塞的长度应为洞塞前管道直径的0.4倍。4、论文认为,理想的收缩式洞塞体型应使洞塞进、出口处的压强相等,数值计算结果得出了收缩洞塞最佳的进、出口直径比与洞塞出口面积收缩比的关系以及收缩洞塞长度与水头损失的关系。5、应用激光流速仪对三种体型洞塞的时均流速和脉动流速进行了测量,结果表明:在洞塞内部,时均流速在洞塞进口0.133倍管道直径后分布均匀,洞塞出口后的主流再附着点位于洞塞出口后的1～2倍管道直径处,洞塞出口