用于消力池的輔助消能裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于消力池的輔助消能裝置，包括至少一個(gè)設(shè)置在消力池內(nèi)的弧形坎；所述弧形坎包括從第一端到相對(duì)第二端逐步上翹的坎體、以及設(shè)置在所述坎體相對(duì)兩側(cè)面的兩個(gè)斜面；兩個(gè)所述斜面自所述坎體第一端延伸至所述坎體第二端，使所述第二端端面形成上寬下窄的梯形面。本實(shí)用新型通過(guò)異型結(jié)構(gòu)的弧形坎設(shè)置，底部坎間距由上游自下游逐漸增大，能促進(jìn)貼底主流的橫向擴(kuò)散；兩股起挑水流平面上的部分重疊，加上充分的橫向擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)表底兩層射流的正面對(duì)撞摻混，提高大流量工況的消能效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于消力池的輔助消能裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及水力學(xué)大壩消能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于消力池的輔助消能裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在水利水電工程建設(shè)中，泄水建筑物下游的消能防沖是直接關(guān)系工程安危的關(guān)鍵問(wèn)題，在泄水建筑物下游修建消力池，下泄水流形成水躍消耗能量是一種常用的方式。當(dāng)水流弗洛德數(shù)(Fr.)較大時(shí)，水躍消能的消能率較高，通?？梢赃_(dá)到80%以上;但是當(dāng)水流流量較大而弗洛德數(shù)較低時(shí)，水躍消能的消能率較低，當(dāng)Fr.<4.5時(shí)消能率一般只有20%? 40%。為了增強(qiáng)低弗洛德數(shù)水流條件下的消能效果，通常需要在消力池內(nèi)加設(shè)輔助消能工具，常用的輔助消能工具有消力墩、齒墩和T型消力墩。當(dāng)水深較小時(shí)，這種方法很有效，但是當(dāng)水深較大時(shí)提高消能效果不明顯。
[0003]如圖1所示，對(duì)于水深較大的情況，通常在消力池1內(nèi)平行間隔布置逐步上翹的弧形坎10來(lái)提高深尾水的消能效果。水流主流經(jīng)過(guò)消力池1時(shí)分成兩股，第一股11沿弧形坎10 上挑，出弧形坎10后向兩側(cè)擴(kuò)散，同時(shí)受慣性作用繼續(xù)上挑到最大高度后跌落，第一股11主流挑距較大;第二股12在弧形坎10之間的空間內(nèi)沿消力池1底部流動(dòng)，在弧形坎10尾部位置向兩側(cè)擴(kuò)散，繼續(xù)流動(dòng)至消力池1尾坎后受尾坎作用上挑。但是，第一股11主流在跌落過(guò)程中與第二股12上挑主流相碰撞，互相摻混紊動(dòng)，能量迅速耗散。
[0004]進(jìn)行弧形坎體型設(shè)計(jì)時(shí)，消能防沖設(shè)計(jì)工況下使主流分成能量基本相當(dāng)?shù)膬晒珊笤诓煌奈恢蒙咸?，使其中一股在上挑后的下跌過(guò)程中與另外一股上挑水流相碰撞。
[0005]兩股起挑水流平面上錯(cuò)位分布，出坎后橫向擴(kuò)散的不夠充分，上下兩股射流不能充分正面對(duì)撞，對(duì)消能率有一定的影響。而且大流量深尾水的條件下，第一股主流起挑比較困難，且易于坦化匯入第二股主流，弧形坎的寬度和高度較大時(shí)才能起效;在尾水較淺的工況下，寬度和高度較大的弧形坎形成的上挑水流會(huì)造成下游水面波動(dòng)，不利于電廠發(fā)電和船舶通航。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種改進(jìn)的用于消力池的輔助消能裝置。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種用于消力池的輔助消能裝置，包括至少一個(gè)設(shè)置在消力池內(nèi)的弧形坎;所述弧形坎包括從第一端到相對(duì)第二端逐步上翹的坎體、以及設(shè)置在所述坎體相對(duì)兩側(cè)面的兩個(gè)斜面;兩個(gè)所述斜面自所述坎體第一端延伸至所述坎體第二端，使所述第二端端面形成上寬下窄的梯形面。
[0008]優(yōu)選地，所述坎體的第一端到第二端沿水流行進(jìn)方向延伸;所述梯形面形成下游面。
[0009]優(yōu)選地，兩個(gè)所述斜面之間的距離自所述坎體第一端到第二端逐漸遞減。
[0010]優(yōu)選地，該輔助消能裝置包括多個(gè)相間隔平行布置在所述消力池內(nèi)的所述弧形坎。
[0011]優(yōu)選地，相鄰的兩個(gè)所述弧形坎之間的間距由第一端向第二端逐漸遞增。
[0012]優(yōu)選地，該輔助消能裝置還包括與所述弧形坎相對(duì)設(shè)置在所述消力池內(nèi)的尾坎。
[0013]優(yōu)選地，所述尾坎與所述弧形坎相對(duì)垂直。
[0014]優(yōu)選地，所述尾坎朝向所述弧形坎的表面相對(duì)水平面傾斜。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果:異型弧形坎的設(shè)置，消能防沖設(shè)計(jì)工況下使主流分成能量基本相當(dāng)?shù)膬晒蓵r(shí)，可采用較大的坎寬，能促進(jìn)坎上挑流的橫向擴(kuò)散;而底部坎間距由上游自下游逐漸增大，能促進(jìn)貼底主流的橫向擴(kuò)散;兩股起挑水流平面上的部分重疊，加上充分的橫向擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)表底兩層射流的正面對(duì)撞摻混，提高大流量工況的消能效率。【附圖說(shuō)明】
[0016]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0017]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中消力池內(nèi)弧形坎的分流效果圖(平面及剖面)；
[0018]圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例的輔助消能裝置在消力池內(nèi)的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的輔助消能裝置在消力池內(nèi)的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是圖1所示輔助消能裝置中弧形坎的右視圖。【具體實(shí)施方式】
[0021]為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0022]如圖2、3所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例的輔助消能裝置，用于消力池，其可包括至少一個(gè)設(shè)置在消力池2內(nèi)的弧形坎20;水流主流經(jīng)過(guò)弧形坎20時(shí)分成兩股水流，第一股水流A 沿弧形坎20上挑，第二股B從弧形坎20之間通過(guò)。[〇〇23]該輔助消能裝置包括多個(gè)弧形坎20時(shí)，多個(gè)弧形坎20相間隔平行布置在消力池2 內(nèi)；弧形坎20的長(zhǎng)度延伸方向平行水流前進(jìn)方向。[〇〇24]特別地，弧形坎20為異型結(jié)構(gòu)的弧形坎，其包括從第一端到相對(duì)第二端逐步上翹的坎體21、以及設(shè)置在坎體21相對(duì)兩側(cè)面的兩個(gè)斜面22?？搀w21的第一端到第二端沿水流行進(jìn)方向延伸，從而坎體21的第一端形成上游端，第二端形成下游的端。通過(guò)在坎體21的上表面設(shè)置弧形面，使得坎體21的高度自第一端向第二端逐漸遞增，形成逐步上翹的結(jié)構(gòu)，可使水流沿著弧形坎20的弧形面上挑。
[0025]坎體21上，可通過(guò)采用較大的坎寬，促進(jìn)坎上挑流的橫向擴(kuò)散。
[0026]兩個(gè)斜面22自坎體21第一端延伸至坎體21第二端，使第二端21端面形成上寬下窄的梯形面23,如圖4所示。該梯形面23形成弧形坎20的下游面。參考圖2、4中所示，兩個(gè)斜面 22之間的距離自坎體第一端到第二端逐漸遞減。[〇〇27]弧形坎20上斜面22的設(shè)置，使得相鄰的兩個(gè)弧形坎20之間的間距由第一端向第二端逐漸遞增，使得兩個(gè)弧形坎20之間通過(guò)的水流可橫向擴(kuò)散。[〇〇28]進(jìn)一步地，該輔助消能裝置還可包括與弧形坎20相對(duì)設(shè)置在消力池2內(nèi)的尾坎30。 尾坎30與弧形坎20相對(duì)垂直。在消力池2內(nèi)，弧形坎20以平行水流方向布置，而尾坎30橫向設(shè)置在消力池2內(nèi)下游，從而與弧形坎20呈相對(duì)垂直狀態(tài)，弧形坎20以其梯形面23朝向尾坎 30 〇[〇〇29]尾坎30朝向弧形坎20的表面(迎水面)相對(duì)水平面傾斜，使得水流通過(guò)弧形坎20 后，沿著尾坎30的傾斜表面上挑前進(jìn)。
[0030]在消力池2內(nèi)，通常需要設(shè)置兩個(gè)或以上的輔助消能裝置。兩個(gè)或以上的弧形坎20 相平行間隔布置在消力池2內(nèi)，每一弧形坎20的下游端對(duì)接一個(gè)錐體30。水流主流經(jīng)過(guò)弧形坎20時(shí)分成兩股水流，第一股水流A沿弧形坎20上挑，上挑到最大高度后向尾坎30下游方向跌落;第二股水流B在弧形坎20之間的間隔內(nèi)沿消力池1底部流動(dòng)，由于弧形坎20之間間距由上游自下游逐漸增大，促進(jìn)第二股水流B(貼底主流)的橫向擴(kuò)散;兩股起挑水流平面上的部分重疊，加上充分的橫向擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)表底兩層射流的正面對(duì)撞摻混，進(jìn)一步提高大流量工況的消能效率。
[0031]消力池2內(nèi)，在尾水較淺的工況，因?yàn)榈撞靠查g距由上游自下游逐漸增大，有較多的水量經(jīng)坎間貼底流動(dòng)，橫向充分?jǐn)U散后經(jīng)尾坎30出消力池，弧形坎20形成的上挑水量所占比重減少，下游水面波動(dòng)情況得到有效改善。
[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于消力池的輔助消能裝置，其特征在于，包括至少一個(gè)設(shè)置在消力池(2)內(nèi)的弧形坎(20);所述弧形坎(20)包括從第一端到相對(duì)第二端逐步上翹的坎體(21)、以及設(shè)置在所述坎體(21)相對(duì)兩側(cè)面的兩個(gè)斜面(22);兩個(gè)所述斜面(22)自所述坎體(21)第一端延伸至所述坎體(21)第二端，使所述第二端端面形成上寬下窄的梯形面(23)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助消能裝置，其特征在于，所述坎體(21)的第一端到第二端沿水流行進(jìn)方向延伸;所述梯形面(23)形成下游面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助消能裝置，其特征在于，兩個(gè)所述斜面(22)之間的距離自所述坎體(21)第一端到第二端逐漸遞減。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的輔助消能裝置，其特征在于，該輔助消能裝置包括多個(gè)相間隔平行布置在所述消力池(2)內(nèi)的所述弧形坎(20)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助消能裝置，其特征在于，相鄰的兩個(gè)所述弧形坎(20)之間的間距由第一端向第二端逐漸遞增。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的輔助消能裝置，其特征在于，該輔助消能裝置還包括與所述弧形坎(20)相對(duì)設(shè)置在所述消力池(2)內(nèi)的尾坎(30)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輔助消能裝置，其特征在于，所述尾坎(30)與所述弧形坎(20)相對(duì)垂直。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輔助消能裝置，其特征在于，所述尾坎(30)朝向所述弧形坎(20)的表面相對(duì)水平面傾斜。
【文檔編號(hào)】E02B8/06GK205653759SQ201620501226
【公開(kāi)日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日 公開(kāi)號(hào)201620501226.4, CN 201620501226, CN 205653759 U, CN 205653759U, CN-U-205653759, CN201620501226, CN201620501226.4, CN205653759 U, CN205653759U
【發(fā)明人】王建平, 何貞俊, 楊聿, 張金明, 張艷艷, 穆守勝, 楊志偉
【申請(qǐng)人】珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院