台阶式消能工能够有效的消耗上游水流的能量,并且工程造价也相对较低,施工简单,在工程中广泛应用。本文通过改变台阶形式提出交错式台阶消能工,采用数值模拟与物理模型试验相结合的方法,对交错式台阶消能工的消能特性进行研究,得到了水面线、速度、压强、紊动能和紊动耗散与消能率的规律,并与传统型台阶消能工进行对比,得出如下结论:（1）通过采用Fluent软件中的RNG k-ε紊流模型和VOF模型在PISO算法下对所得交错式台阶消能工的水面线高度、流速、压强与消能率模拟值与试验值进行对比,两者相对误差较小,最大相对误差不超过12.5%,说明利用Fluent软件对交错式台阶消能工进行数值模拟是可行的。（2）交错式台阶消能工台阶与凹槽交错分布的构造,将水流与台阶的碰撞点延长,凹槽处的水深较台阶水平面上的要深,水面线波动较大,当交错式台阶消能工的台阶变窄后,水面线波动幅度减小,变得平稳。相较于传统型台阶式消能工,不易产生滑行水流。（3）交错式台阶消能工掺气主要发生在水流表面,通过水体之间的碰撞增大了水流与空气的接触面积,掺入了大量的空气,水流的能量耗散充分,且交错式台阶消能工的水流在横向上大致呈不规则波动状,台阶处水深较浅,凹槽处水深较深。当交错式台阶消能工的台阶变窄时,水流在台阶上起伏变小,空腔消失水流发展更充分。传统型台阶式消能工水流在尾部台阶上出现三角区域的空腔,卷入气体,水面线横断面上的水流平稳,呈“一”字形。（4）交错式台阶消能工凹槽处水深较深,流速较慢,台阶面上水深较浅流速大,在下游区域的流速要明显小于传统型台阶。相比于传统型台阶消能工上的流速分布,交错式台阶消能工上的低流速区域更小,水流发展充分,展现出更好的消能效果。对于台阶变窄后的交错式台阶消能工,整体台阶上水流流速降低,流速分布更为均匀。（5）在交错式台阶消能工的2#断面上,随着流量的增大高流速区域发展明显,1#断面上水流流速随着水流下泄流速变化不大,当交错式台阶消能工的台阶宽度变窄后,整体台阶上水流流速降低,流速分布更为均匀。交错式台阶消能工在台阶的凹槽与水平面相接处流速变化缓慢,而在台阶水平面末端的挑射水流拥有较高流速,并且末端流速要小于传统型台阶消能工。（6）交错式台阶消能工的流速矢量在台阶竖直面附近分布稀疏,漩涡中流速矢量发散,其流速矢量在台阶侧面竖直面上会发生较大的方向转变,形成横向的漩滚。当交错式台阶消能工的台阶宽度变窄后,原本在台阶竖直面形成的水流漩涡基本消失,水流在此区域回流减弱,水流流速矢量在整体上分布较均匀,但流速矢量在横断面上与之前的规律一致,在台阶侧面竖直面附近方向改变,水流形成漩涡。传统型台阶消能工流速矢量沿台阶法向方向平行向下。（7）交错式台阶消能工台阶底板压强的最大值出现在台阶凹槽和下级台阶水平面交汇处,在凹槽斜面上也会形成一个压强峰值,但压强值要略小于交汇处的压强值,流量增大两峰值之间的距离缩短。水流在台阶侧面的竖直面顶部产生负压区,并主要集中在侧面中间位置。当交错式台阶消能工的台阶宽度变窄后,台阶上负压区域减小,但负压的绝对值增大。与传统型台阶消能工相比,台阶上负压区域更大。（8）在交错式台阶消能工上,紊动能和紊动耗散主要发生在台阶竖直面区域,且两侧产生和消耗的紊动能要多于中部台阶区域,由于台阶和凹槽交错布置,中部台阶断面上的紊动能的产生和消耗较两侧断面提前产生。传统型台阶消能工上的紊动能和紊动耗散主要发生在台阶三角区和水流与台阶碰撞处。（9）交错式台阶消能工在流量Q=20m~3/h时消能率到达70%以上,并随着流量的增大,消能率降低的幅度要小于传统型台阶消能工,说明交错式台阶消能工在流量增大后比传统型台阶消能工拥有更好的消能效率。本文的研究成果为交错式台阶消能工的实际应用提供了理论参考。