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内消能工是高水头泄水建筑物中有效的消能方式之一,齿墩式内消能工是一种新型的内消能工,这种消能工的提出是为了解决洞塞消能工过流能力低的不足。本文是山西省自然科学基金项目《齿墩式内消能工水力特性试验研究》的部分内容,在前期对齿墩式消能工初步研究的基础上,本文对齿墩式内消能工的水力特性做了进一步的研究,其体型为在有压管道内均匀布置长度为0.9倍管道直径的齿墩段,通过变化齿墩数量以及面积收缩比制定了10组不同的方案。采用物理模型试验的方法,运用多普勒超声波流速仪、高精度数字压力传感器对不同方案不同流量组别情况下的压强、流速进行了测量。分析得到各方案压强分布的变化规律、流量系数、水头损失系数、消能率以及水平流速分布的变化规律。分析了齿墩数量以及面积收缩比对消能特性的影响,齿墩消能工的消能机理、水平流速分布特性以及齿墩式内消能工的脉动压强特性。主要结论有:1、在保证一定过流能力的情况下,齿墩式消能工的消能率能达到较高的程度。在流量系数为0.407的情况下,消能率可以达到80%以上,是一种具有发展潜力的内消能工。2、在试验流量情况下,各方案壁面时均压强系数沿程的变化规律相似,均为在齿墩进口段急剧下降,在齿墩段内达到最低,之后逐渐恢复,压强恢复长度主要受面积收缩比的影响,齿墩数量的变化对其影响较小。3、通过对压强数据的分析,得到脉动压强沿程分布的变化规律。脉动压强的变化幅度均是在齿墩段处变化最大,且面积收缩比越大脉动压强在齿墩段的变化幅度越小,脉动压强最大点出现在齿墩段后1.0D-1.6D的范围内。压强脉动幅值随着面积收缩比的减小而增大。4、通过对试验方案最大脉动压强的概率密度分布、偏态系数和峰态系数的分析,得到各方案的分布来基本接近于正态分布。5、通过对齿墩式内消能工流量系数随雷诺数变化情况的分析,得知过流能力与雷诺数无关。面积收缩比是影响过流能力的主要因素,面积收缩比越小管道过流能力越差。6、齿墩式内消能工在消能段的水头损失系数随着面积收缩比的减小而增大,相同面积收缩比情况下,不同齿墩数的水头损失系数差别不大,各方案突扩水头损失系数的变化规律与理论值比较吻合。7、通过对齿墩段前后管道内水流水平流速的数据分析,得到典型断面水平流速分布图、水平流速矢量图以及典型深度脉动流速沿程的变化规律。