多级消能计算研究及优化分析

作     者：黄朝煊 HUANG Chaoxuan

作者机构：浙江省水利水电勘测设计院杭州310002 

出 版 物：《水力发电学报》 (Journal of Hydroelectric Engineering)

年 卷 期：2018年第37卷第11期

页      面：75-84页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：浙江省基础公益研究计划项目(LGF18E090004) 浙江省水利厅科技计划项目(RC1701) 浙江省水利水电勘测设计院科标业项目(B1803) 

主　　题：工程水力学 多级消能 水深 坎高 池深 投资优化 

摘      要：针对现有多级消能计算较繁琐,特别是消能计算过程中需多次反复试算查表的问题,文章基于水力学理论、数学推导及Matlab软件数值分析,对多级跌水消能、多级实用堰消能分别进行了总结分析,为多级消能优化设计提供基础。基于一元三次方程的卡当解理论给出了收缩水深、跃后水深以及水跃长等水力参数的解析计算式,并通过无量纲原理及Matlab软件分别绘制了流速系数φ=0.80、φ=0.85、φ=0.90、φ=0.95及φ=1.0时相对跃后水深h_c′/T_0、相对水跃长L_j/T_0的高精度解析计算式、简洁查算表及查算曲线图,便于工程师实际应用;同时基于消力池池深极值理论,给出了末级消力池深的直接解析计算式。最后通过两个算例进行对比计算分析,认为文中理论精度较高且方便快捷;值得说明的是,在考虑工程实际地形、地质状况及开挖费用等影响下,采用等水头落差式多级消能方案不一定最优,需采用多种不同水头落差方案进行优化比选,以节省工程投资。