平底板急流区下表面脉动压力试验研究

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1、平底板急流区下表面脉动压力试验研究李树宁1，2，杨敏2(1.山东农业大学水利土木工程学院，山东泰安271018；2.天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072)摘要：对不同Fr的平底板急流区和水跃区脉动压力特性进行了试验研究，重点分析比较了平底板急流区和水跃区脉动压力的强度、概率分布规律、互相关特性以及频谱特性。结果表明：在相同的水力条件下，水跃区脉动压强系数大约是急流区脉动压强系数的1.36~5.75倍；急流区脉动压力幅值和水跃区脉动压力幅值基本都符合正态分布，且急流区脉动压力幅值较水跃区脉动压力

2、幅值具有更好的正态性表现；急流区底板下表面的脉动压力在缝隙中传播规律与水跃区不同，急流区脉动压力在缝隙中的传递不符合瞬变流理论；急流区内脉动能量的频带较宽，研究成果可为大、中型水工建筑物中的脉动压力设计提供参考和指导。关键词：水利水电工程；模型试验；脉动压力；急流区；水跃区中图分类号：TV698.2文献标识码：AExperimentalInvestigationofFluctuatingPressureActingontheUndersurfaceoftheFlatFloorintheJetRegionLIShu-

3、ning1,2,YANGMin2(1.ShandongAgriculturalUniversityWaterConservancyandCivilEngineeringColleges,Taian,Shandong271018,China2.StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Experimentalresearchwasconducted

4、onfluctuatingpressurecharacteristicsactingontheundersurfaceoftheflatfloorbothinthejetregionandthejumpregion.Theintensity,theprobabilitycharacteristics,thecrosscorrelationcharacteristicsandthespectrumcharacteristicsoffluctuatingpressurearewereemphaticallyanalyz

5、edandcompared.InthecaseofthesameFroudenumber,fluctuatingpressureintensitycoefficientinthejumpregionwas1.36~5.75timeshigherthanthatinthejetregion.Fluctuatingpressureamplitudebothinthejetregionandthejumpregionwasbasicallyaccordedwithnormaldistribution,andfluctua

6、tingpressureamplitudeinthejetregionhadbetternormalityperformance.Fluctuationpressurepropagationinfissuresinthejetregionwasdifferentfrominthejetregion,whichdidnotconformtothetheoryoftransientflow.Pressurefluctuationenergyfrequencybandinthejetregionwaswiderthant

7、hatinthejumpregion.Keywords:hydraulicandhydroelectricengineering;modeltest;fluctuatingpressure;jetregion;jumpregion0研究背景水流脉动压力与泄水建筑物的振动破坏、空蚀破坏以及河床的冲刷等工程问题有着非常密切的联系，是工程技术中十分关心的一个物理量。而随着近年来高水头水工建筑物的大量兴建，水流压力脉动问题引起了更为广泛的关注。在研究和设计泄水建筑物时，除了要考虑水流的时均压力外，还必须要考虑到水流的脉动压

8、力，脉动压力已经成为大、中型水工设计中的重要内容。目前，工程中的水垫塘底板以及溢洪道陡槽底板大多采用的是不透水的大体积混凝土结构，这种结构在止水没有破坏的情况下，仅仅受到上表面的动水荷载而不会存在底板失稳的问题。但是一旦止水遭到破坏，后果将会不堪设想。国内外工程中泄槽底板及水垫塘底板破坏实例屡见不鲜，大多数破坏往往是整块底板被水流翻起、掀走，给人们的生命财产