辅助消能工制造技术

本实用新型专利技术公开了一种设置于泄水建筑物趾部或消力池尾部的辅助消能工，其包括反坡式的低坎和多个流线形的分流墩；该多个分流墩依次等距设置于该低坎的上方；该分流墩的横截面面积沿水流方向逐渐增加。实施本实用新型专利技术的技术方案，该辅助消能工的消能效果好，坝后波浪较小、衰减较快，流速能在较短的距离内调整成自然分布，底流速、面流速均较小，不会对河床造成冲刷。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大坝消能领域，尤其是一种辅助消能工。
技术介绍
在水利水电工程建设中，泄水建筑物下游的消能防冲是直接关系工程安危的复杂问题，在泄水建筑物下游修建消力池形成水跃(底流)消能是一种常用的消能方式。当水流弗洛德数较大时，水跃消能的消能率较高，通常可以达到80%以上，但是当水流流量较大而弗洛德数较低时，水跃消能的消能率较低，当Fr.< 4.5时消能率一般只有20%?40%。为了增强低弗洛德数水流条件下的消能效果，通常需要在消力池内加设辅助消能工，常用的辅助消能工有消力墩、齿墩和T型消力墩。在消力池中修建两排间错的消力墩或在溢流坝的陡脚处加设齿墩，通过增强水流底部的紊动和掺混来提高消能效果，当水深较小时，这种方法很有效，但是当水深较大时提高消能效果不明显；在消力池加设与尾坎相连的T型墩，通过水流与T型墩的正面碰撞急剧改变水流流线，可提高消能效果，但是T型墩的空蚀和与块石的碰撞损坏却很难避免。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，提供一种改进的辅助消能工。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种辅助消能工，设置于泄水建筑物趾部或消力池尾部，其包括反坡式的低坎和多个流线形的分流墩；所述多个分流墩依次等距设置于所述低坎的上方；所述分流墩的横截面面积沿水流方向逐渐增加。本技术的辅助消能工中，每个所述分流墩的横截面为三角形，所述三角形的三个角为圆角。本技术的辅助消能工中，还包括与每个所述分流墩一一对应的支墩，多个所述支墩设置在所述低坎的后方，且每个所述支墩的顶部高于所述低坎的顶部，以支撑其对应的所述分流墩。本技术的辅助消能工中，每个所述分流墩的收缩比为0.30?0.45。本技术的辅助消能工中，每个所述分流墩的头部为流线形，所述分流墩的头部的收缩角α = 40°。本技术的辅助消能工中，所述低坎的反坡角β =15°?25°。本技术的辅助消能工中，所述低坎的坎高通过常规水工模型试验来确定。本技术的辅助消能工中，所述分流墩的墩高通过常规水工模型试验来确定。本技术的辅助消能工中，相邻的两个所述分流墩之间的距离通过常规水工模型试验来确定。实施本技术的技术方案，至少具有以下的有益效果:该辅助消能工将多个分流墩依次等距设置于低坎的上方，且分流墩的横截面面积沿水流方向逐渐增加。使得该辅助消能工的消能效果好，坝后波浪较小、衰减较快，流速能在较短的距离内调整成自然分布，底流速、面流速均较小，不会对河床造成冲刷。【附图说明】下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中:图1是本技术的一实施例中的辅助消能工的俯视结构示意图；图2是图1中的辅助消能工的A-A向的剖视示意图；图3是本技术的一实施例中的分流墩的俯视结构示意图；图4是本技术的一实施例中的辅助消能工的流态平面图；图5是本技术的一实施例中的辅助消能工的流态立面图；图6是本技术的辅助消能工设置于消力池尾部的结构示意图。其中，1、低坎；2、分流墩；3、支墩；4、泄水闸；5、消力池；6、河床；7、水面。【具体实施方式】为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本技术的【具体实施方式】。图1至图5示出了本技术中设置于泄水建筑物趾部或消力池尾部的一种新型辅助消能工，使用该辅助消能工的消能效果好，坝后波浪较小、衰减较快，流速能在较短的距离内调整成自然分布，底流速、面流速均较小，不会对河床造成冲刷。且在泄水建筑物趾部设置该辅助消能工后不影响枢纽的过流能力。另外，辅助消能工的墩间流速较小，水流空化数较大，发生汽蚀的可能性很小。图1是本技术的一实施例中的辅助消能工的俯视结构示意图。图2是图1中的辅助消能工的A-A向的剖视示意图。图3是本技术的一实施例中的分流墩的俯视结构示意图。图4是本技术的一实施例中的辅助消能工的流态平面图。图5是本技术的一实施例中的辅助消能工的流态立面图。如图1至图2所示，该辅助消能工包括反坡式的低坎1和多个流线形的分流墩2 ;该多个分流墩2依次等距设置于该低坎1的上方；分流墩2的横截面面积沿水流方向逐渐增加。参阅图3，每个该分流墩2的横截面优选的为三角形，且该三角形的三个角为圆角。再参阅图1至图2，该辅助消能工还包括与每个该分流墩2 —一对应的支墩3，多个该支墩3设置在该低坎1的后方，且每个该支墩3的顶部高于该低坎1的顶部，以支撑其对应的该分流墩2。设置支墩3主要是从减小局部应力集中考虑，三角形分流墩2的三个角可做成圆角。从三角形分流的结构稳定考虑，可在分流墩2后面增加支墩3。参阅图4至图5，该辅助消能工的消能机理如下:利用低坎1和分流墩2对水流的的作用，使水流剧烈滚动和混掺而将能量消耗掉:1.对水流的分流作用，将水流分散成多股，避免集中水流对河床的冲刷，且涌浪后的下潜水流与墩间的高速水流剧烈碰撞，减弱了涌浪向下游的传播；2.墩体对下泄高速水流的阻碍，使一部分水体翻倒跌回墩前，形成激烈旋滚；3.下泄水流在低坎1和分流墩2的共同作用下在垂向和平面上先收缩，然后扩散，如图4和图5所示，断面流速分布在空间急剧改组，存在较大的流速梯度，紊动强度加剧；4.由于墩体的作用，下游近墩处的流速分布很不均匀，上部流速大，下部流速小，在水流底部形成较大的底部旋滚，同时由于墩体的空隙间有高速水流射出，使得此时的旋滚为空间多轴旋滚，旋滚和混掺更加强烈。该辅助消能工的体形参数不同其消能效果亦不一样，不同的水流条件其体形参数应不同，为了获得较好的消能效果，该辅助消能工的体形参数优选的如下:每个该分流墩2的收缩比为0.30?0.45。如图1和图3所示，每个该分流墩2的头部为流线形，该分流墩2的头部的收缩角α =40°。如图2所示，该低坎1的反坡角β =15°?25°。墩高、坎高、墩间距等其他参数均可通过常规水工模型试验确定。综上，分流墩2的收缩比和墩高是影响水流消能效果及下游河床冲刷程度的两个最重要参数。收缩比太小，墩体激起的涌浪就会太大，涌浪水股就会下潜的较深较快，对河床的危害就会越大；涌浪在增大的同时靠近于墩体，这样冲坑的最深点距离墩尾较近，对墩体的安全不利。收缩比过大，则墩体对水流的阻碍和束托作用就会减弱，高速水流就会沿墩间空隙向下直冲，对河床造成较大危害；同时由于墩间空隙变大，水流的上下游旋滚变小，相应的水流的消能效果变差。而分流墩2的墩高影响下游水流的涌浪，涌浪越大水流的波浪越大，波浪给两岸的岸坡带来的冲刷越大，同时墩高的大小影响墩体上下游水流的旋滚，墩高越大，旋滚越大，消能效果越好。以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改、组合和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。【主权项】1.一种辅助消能工，设置于泄水建筑物趾部或消力池尾部，其特征在于，包括反坡式的低坎⑴和多个流线形的分流墩⑵；所述多个分流墩⑵依次等距设置于所述低坎⑴的上方；所述分流墩(2)的横截面面积沿水流方向逐渐增加。2.根据权利要求1所述的辅助消能工，其特征在于，每个所述分流墩(2)的横截面为三角形，所述三角形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辅助消能工，设置于泄水建筑物趾部或消力池尾部，其特征在于，包括反坡式的低坎(1)和多个流线形的分流墩(2)；所述多个分流墩(2)依次等距设置于所述低坎(1)的上方；所述分流墩(2)的横截面面积沿水流方向逐渐增加。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙桂凯，何贞俊，王海龙，黄冰梅，徐伟章，
申请(专利权)人：广西大学，珠江水利委员会珠江水利科学研究院，
类型：新型
国别省市：广西;45