【摘 要】
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目前,高坝的泄洪工程大多数采用挑流消能方式,为避免影响两岸边坡和坝身的稳定,需估算下游冲刷坑的深度与范围。正确预测基岩冲刷深度对高坝下游消能和防冲设计具有重要的意
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目前,高坝的泄洪工程大多数采用挑流消能方式,为避免影响两岸边坡和坝身的稳定,需估算下游冲刷坑的深度与范围。正确预测基岩冲刷深度对高坝下游消能和防冲设计具有重要的意义。本文在对冲坑内的水流特性进行分析的基础上,提出了基于冲击压强预测挑流冲刷深度的方法。通过水工模型试验与数值模拟相结合的研究手段,对冲刷深度和冲击压强及其分布系数之间的量化关系进行了解读。主要研究内容包括以下几个方面:首先,引用冲击射流的研究成果,详细分析了冲坑内淹没冲击射流的扩散规律和挑射水流对底壁面冲击压强的规律,分析了基岩的冲刷破坏特性。在此基础上,提出基于冲击压强对冲刷深度进行预测的方法。其次,建立适合模拟挑射水流的三维数值紊流模型,寻求高效、精确的计算方法。在验证了数学模型正确性的基础上,拟定计算方案并对不同工况下的冲击压强进行了系列的数值计算。计算结果可供模型试验参考。最后,通过模型试验量测了每组冲击压强分布下形成的冲坑深度,选用了较适合于本试验的冲坑估算公式对试验结果进行了验证。在此基础上,对试验数据进行分析,建立基于冲击压强及其分布系数的冲刷深度估算公式。本文所取得的研究成果可为冲刷问题的进一步研究提供参考。
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