小流量豎井旋流消能模型試驗研究

郭一萌，宗 原

（1.華北水利水電大學，河南鄭州450046；2.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林長春130061）

小流量豎井旋流消能模型試驗研究

郭一萌1，宗 原2

（1.華北水利水電大學，河南鄭州450046；2.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林長春130061）

豎井旋流消能結構水力特性極其復雜，理論計算尚處于發(fā)展階段，在小流量下，理論計算和體型設計是否可行，需要通過模型試驗研究進行驗證。文中采用1∶15大比尺整體模型開展試驗研究，結果表明小流量豎井旋流消能計算豎井直徑時，半經(jīng)驗公式中，假定的=1.61偏小，r/R臨界值需調(diào)整為0.60。

小流量；豎井旋流消能；試驗研究

1 研究背景

旋流式豎井作為水工結構最初是由Drioli（1947）提出的，后來Laushey和Mavis（1953）將其應用于城市地下排水系統(tǒng)，并逐步得到推廣。20世紀80年代美國和加拿大學者對于大流量、高流速旋轉(zhuǎn)水流的水力特性研究取得了巨大的進展。

近年來國內(nèi)學者進行了大量的研究，有2座水電站已成功應用與實踐，泄流量分別為1 400 m3/s， 240 m3/s，而此次研究泄流量僅為4.4 m3/s。豎井旋流消能方式是否適用于小流量，采用半經(jīng)驗公式法進行體型設計是否可行，需要通過模型試驗研究進行驗證。

2 基于理論計算體型設計的試驗研究

豎井旋流消能工程由常規(guī)的壓力短進水口、進口引水段、豎井消能段、退水段組成。豎井消能段包括渦室段、豎井收縮段、豎井直段以及下部消力池。豎井段的過流量主要取決于豎井進口尺寸，此處斷面直徑的大小由不發(fā)生嗆水的臨界狀態(tài)所決定，一般采用半經(jīng)驗公式法近似計算。……