在注重生态环境保护和资源能源高效利用的今天,诸如有操作繁琐并有可能对生态环境产生不利影响等缺点的传统闸站,已不再适应新的需求,而大力发展新型水力自控闸门则是新的趋势。对开斜立轴式水力自控闸门是对水力自动翻板闸门的创新和改进,相较于其他水力自控闸门,此闸门结构简单,工作状态稳定,也不会产生泥沙淤积等问题,有较好的研究价值。对开斜立轴式水力自控闸门目前还未在实际工程中得到应用,因此本文在结合对近年来国内外有关水力自控闸门研究的分析基础之上,通过概化物理模型试验的方法对实用新型专利——对开斜立轴式水力自控闸门的水流特性进行了研究,包括渠道水流流态、水深、流速、渠道底板时均动水压强以及闸门板上的动水压强的研究。最后通过经验公式计算得到对开斜立轴式水力自控闸门的流量系数,来探讨流量系数的影响因素与闸门的过流能力。主要研究成果如下:(1)理论分析表明,对开斜立轴式水力自控闸门自重G、闸门倾斜角度α以及上游来水流量Q是影响闸门开闭程度的主要因素。通过闸门受力分析,建立闸门在不同来水条件下力的平衡方程或力矩方程,得到闸门5种情况的工作原理与闸门在关闭状态下的最大蓄水能力。结果显示,α=45°时,闸门在自身重量下有最大蓄水量。(2)通过模型试验发现对开斜立轴式水力自控闸门在不同闸门倾角以及上游设计流量条件下渠道水流流态稳定,但上、下游差异显著,导致上、下游各测点流速、水深以及时均动水压强差别较大:闸前水面平静,水流流速、水深与时均动水压强分布较为均匀;下游水流则呈现出明显的菱形波状,流速、水深与时均动水压强分布不均,随水流推进逐渐变得平缓。闸门板上的时均动水压强分布不一,通过数值模拟计算得到的水流作用在闸门板上的脉动压强分布也不均匀。(3)对开斜立轴式水力自控闸门的过水能力随闸门开度β的增大逐渐变强,闸门开度与闸门倾角和设计流量成正相关;闸门开度越大,闸孔相对开度e/H越大,闸门的流量系数μ′相应减小,流量系数与闸孔相对开度成负相关。计算结果显示,α=30°时闸孔相对开度最小,流量系数最大。