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水跃区水流脉动压力相似律

作　者: 辜晋德
导　师: 练继建
学　校: 天津大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 水跃模型试验脉动压力概率分布模型相似律相关函数功率谱
分类号: TV131.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 3次
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内容摘要

随着高水头和轻型水工建筑物的兴建,高速水流引起的脉动压力问题越来越成为工程中不可忽视的问题。水流的脉动压力与泄水建筑物的空蚀破坏,振动破坏,河床的冲刷有密切的关系。由于对紊动水流的内部机理仍未充分认识,要从理论上计算脉动压力的大小仍然有较大的困难。目前对水流脉动压力的估计主要依靠水工模型试验的数据。水流脉动压力相似律是水工模型与原型之间脉动压力的换算准则,也是正确估计原型上动水荷载需要解决的关键问题。水跃是最常见的水流形态之一。水流在从低水位向高水位过渡的时候剧烈翻滚,并在水跃区形成强烈的脉动压力。本文以水跃为研究对象,设计了不同Fr数和不同比尺的水跃模型试验,对水跃形成的脉动压力进行了分析,并研究的水跃的脉动压力模型相似律。主要的研究内容如下:(1)以Fr数为相似准数设计了不同Fr数和不同比尺的水跃模型,分析了临界水跃的形态与跃首Fr数的关系,并通过比较,得出了水跃区时均压力的模型相似律。(2)计算了不同工况下的脉动压力最大值估计参数K ,分析了K值的概率分布,并对比了不同比尺工况下K值的分布情况。并引入脉动压力强度系数β,推导了水流脉动压力的幅值相似律。(3)以峰态系数C E和偏态系数Cs为参数估计了水流脉动压力的概率分布函数,并比较了不同工况下的C E和Cs的分布情况,分析了水流脉动压力概率分布的模型相似律。运用空间相关函数对不同比尺水跃内部的涡尺度进行了比较。(4)运用傅立叶变换,分析了不同工况下水流脉动压力的功率谱。对不同比尺的功率谱的主频以及整体频率分布进行比较,分析了水流脉动压力频域的相似律。

水跃区水流脉动压力相似律

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