水前坡板3與側(cè)翼內(nèi)墻6上設(shè)置有貫穿的導(dǎo)流孔7,所述導(dǎo)流孔7與所述頂板I相平行設(shè)置。
[0037]所述導(dǎo)流孔7為方形,所述導(dǎo)流孔7的底邊與所述底板2的外側(cè)邊相重合。
[0038]所述導(dǎo)流孔7的中心線與所述底板2的對稱軸平行,垂直于中心線的橫切面為圓,穿過所述迎水前坡板3和所述側(cè)翼內(nèi)墻6。
[0039]所述頂板I的頂角為分流角θ,Θ為25°。
[0040]所述頂板I的頂角修圓,所述側(cè)翼外墻5采用直立面與緩坡斜面過渡,所述均流裝置的平面轉(zhuǎn)折處均采用圓弧過渡,以減緩所述均流裝置遭到的明渠水流的空蝕破壞。
[0041]所述迎水前坡板3的坡率為1:9 ;所述迎水后坡板4的坡率為1:7 ;所述緩坡斜面的坡率為1:4。
[0042]一種明渠擴(kuò)散段均流裝置安放位置的計算方法,其特征在于:當(dāng)Cs3斷面與躍首斷面重合時,明渠水躍呈穩(wěn)定狀態(tài),選擇均流裝置合適的安放位置就要滿足使Cs3斷面與躍首斷面重合,為了確定均流裝置的安放位置,對均流裝置末端產(chǎn)生的干擾線進(jìn)行了分析研宄,發(fā)現(xiàn)干擾線軌跡具有非常明顯的線性關(guān)系:
Y=- KX+ C (I)
式(I沖X為以Csi斷面為起始點(diǎn)沿明渠水流方向的距離,X的長度范圍在Csi斷面與躍首斷面之間;Y為干擾線末端距明渠邊壁的橫向距離,根據(jù)非棱柱體明渠急流沖擊波理論,可以得到系數(shù)K,
K= a tan ( β ) (2)
式(2)中α代表明渠水流動量橫向分布函數(shù)的參數(shù);β代表明渠末端水流單寬流量相關(guān)的水力參數(shù);
考慮邊界條件,
在 CSl 斷面:Χ= O 時,Y= C= 1/2 (B-b) (3)
在 CS3 斷面:Y= O 時,X= X(4)
式(3)中B代表明渠寬度;b代表均流裝置尾部斷面處的寬度;(B-b)代表均流裝置尾部斷面處的過流寬度;1/2 (B-b)代表均流裝置尾部端點(diǎn)距離明渠邊壁的距離;
式(4)中X代均流裝置尾部斷面處距躍首斷面的長度;
此時可以由式(I)、式(2)、式(3)和式(4)推出均流裝置的相對安放位置x/ B:
將式(2)、式(3)代入式(1),得到:
Y=- ( a tan ( β )) X+ (B-b) /2(5)
將式(4)代入式(5),得到:
0=- ( a tan ( β )) x+ (B_b) /2(6)
由式(6)變換可得到:
x=l/2 (B-b)/ ( a tan β )(7)
將式(7)的兩端均除以B得到:
x/B=l/2(B-b)/[ ( a tanβ ) B](8)
由于 λ = (B- b)/B故得出: χ/Β=1/2λ/ ( α tan β ) (9)
式(9)中λ代表收縮比,λ為均流裝置尾部斷面處的過流寬度(B- b)與陡明渠寬度B之比;α取值范圍在0~1之間;β取值范圍在0~90°之間;λ取值范圍在0.25-0.42之間;此處的α和β不取兩個端點(diǎn)值;
故 χ/Β=0.4 ?0.6
即當(dāng)均流裝置尾部斷面處距躍首斷面的長度與明渠寬度的比值在0.4?0.6之間時,Cs3斷面與躍首斷面重合,明渠水躍呈穩(wěn)定狀態(tài),均流裝置的分流能力與分流效果最好;
躍首斷面:明渠末端的水流不穩(wěn)定會出現(xiàn)水躍,取開始出現(xiàn)水躍的斷面即為躍首斷面;
Csi斷面:均流裝置尾部的斷面即為C S1斷面;
Cs3斷面:均流裝置的干擾線達(dá)到明渠邊壁的斷面即為CS3斷面;
干擾線:均流裝置的邊界干擾會使均流裝置的邊壁附近的高速水流產(chǎn)生一系列干擾波,向下游傳播和反射,由于明渠的淺層急流對干擾波缺乏反饋抑止作用,這些隨機(jī)性微小的干擾波就會“愈演愈烈”,形成累加遞增,最終導(dǎo)致明渠末端躍首斷面動量橫向分布失去均衡,使水躍偏移,產(chǎn)生干擾現(xiàn)象,這個干擾想象產(chǎn)生的干擾波所形成的外輪廓線就是干擾線。
[0043]所述均流裝置的潛沒度γ也影響均流裝置的分流能力與分流效果;均流裝置對明渠水流垂向干擾程度用潛沒度γ反映,均流裝置的分流能力與潛沒度γ成正變關(guān)系;當(dāng)潛沒度γ在0.55時,Cs3斷面的動量分布最均衡,均流裝置的分流效果最好;
γ代表均流裝置厚度Ii1與明渠水深h之比A1代表均流裝置的側(cè)翼外墻的直立面厚度與二分之一的緩坡斜面厚度之和;
當(dāng)25° <θ〈 35°,0.25〈λ〈 0.42范圍內(nèi)時,當(dāng)γ> 2.5時,均流裝置才會露出明渠水面。
[0044]實施例2:
如圖1~8所示,一種明渠擴(kuò)散段均流裝置,Θ為35° ;所述迎水前坡板3的坡率為1:10 ;所述迎水后坡板4的坡率為1:8 ;所述緩坡斜面的坡率為1: 6 ;潛沒度Y在0.65時,Cs3斷面的動量分布均衡,均流裝置的分流效果好。其余內(nèi)容同實施例1。
[0045]實施例3:
如圖1~8所示,一種明渠擴(kuò)散段均流裝置,其特征在于:
分流角Θ:為避免產(chǎn)生水流與三角翼體的分離現(xiàn)象,分流角應(yīng)滿足使水流盡量平順的繞過三角翼體。在試驗中當(dāng)分流角為25°、30°、35°時,水流均比較平順的繞過翼體,未發(fā)生分離現(xiàn)象。從三角翼體分流能力對比圖上可以看出:收縮比一定時,分流角越小,分流能力越強(qiáng)。從分流效果圖上可以看出:當(dāng)分流角Θ= 30°時,斷面(;3的Cv值最小,動量分布最均衡。
[0046]收縮比λ:收縮比反映了三角翼體對明渠的橫向干擾程度,在滿足分流能力強(qiáng)的前提下盡可能采用較小的λ值。當(dāng)分流角Θ —定,收縮比λ=0.33時,三角翼體的分流能力最強(qiáng)。這是因為收縮比λ較小時,三角翼體對水流收縮較小,分流能力低;但是收縮比λ過大時,由于收縮過于強(qiáng)烈,水流大部分從墩頂漫過,所以分流能力也不高。從分流效果可以看出:當(dāng)收縮比λ=0.33時,斷面Cs3的動量分布最均衡。
[0047]潛沒度γ:三角翼體對明渠水流垂向干擾程度可以用潛沒度反映,它既要滿足底層分流、調(diào)整動量分布,又要使上層水流保持連續(xù)。三角翼能根據(jù)流量的大小調(diào)整自己的分流能力,同時三角翼體的分流能力與潛沒度成正變關(guān)系。流量大時,明渠下游水躍穩(wěn)定性強(qiáng),三角翼體的分流作用隨之減弱;流量小時,陡槽下游水躍穩(wěn)定性差,三角翼體分流作用自動增強(qiáng)。當(dāng)潛沒度γ =0.61時,斷面Cs3的動量分布最均衡,這從分流效果看得很清楚。三角翼體邊緣設(shè)有緩坡斜面,即使三角翼體厚度與水深相同,水流照樣漫頂;在25°〈 Θ〈35°,0.25〈λ〈 0.42范圍內(nèi),試驗表明,當(dāng)γ> 2.5時,三角翼體才會露出水面。
[0048]相對安放位置X/ B:分析沿水流方向不同斷面的動量離差系數(shù)(;可以看出:在Cs3斷面處,干擾線剛好傳到明渠邊壁,這個斷面兩側(cè)的動量得到了加強(qiáng),Cs3斷面的離差系數(shù)最小,動量分布最均衡。選擇三角翼合適的安放位置就要滿足使。33斷面與躍首斷面重合,這樣陡槽末端主流與相應(yīng)下游水躍是對稱穩(wěn)定的,消力池內(nèi)擠壓水躍的折沖回流區(qū)就會消失。干擾波的傳播特點(diǎn)決定了躍首斷面位于Cs3斷面以上或以下,水躍都不能穩(wěn)定。為了確定三角翼體的安放位置,對三角翼體末端產(chǎn)生的干擾線進(jìn)行了分析研宄并確定了當(dāng)均流裝置尾部斷面處距躍首斷面的長度與明渠寬度的比值在0.4?0.6之間時,Cs3斷面與躍首斷面重合,明渠水躍呈穩(wěn)定狀態(tài),均流裝置的分流能力與分流效果最好。
[0049]三角翼體型均流裝置的幾何參數(shù)設(shè)計:
減緩空蝕的設(shè)計:
為了減緩三角翼體可能遭到的空蝕破壞,三角翼體的頂角必須修圓,側(cè)邊墻采用直立面與緩坡斜面過渡,平面轉(zhuǎn)折處均采用圓弧過渡;緩坡斜面