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高速水流挑流消能 12水工卓越班 * 目录 消能定义和原理 挑流消能工与四种鼻坎 挑流消能的实例 挑流消能产生的问题 * 消能的定义 水力学中把发生在局部流动区域中的机械能损失称为局部能量损失或局部水头损失。在水力学问题称为消能。 挑流消能是指在泄水建筑物末端设挑流鼻坎，使水流向下游挑射，通过射流在空中的扩散、紊动和掺气作用，消除部分能量，然后跌落到离鼻坎较远的河槽中，在冲刷坑和一定的尾水深度所形成的水垫中消能。? * 消能原理 挑流消能的工作原理是利用鼻坎将水流挑向空中，并使其扩散，掺入大量空气，然后落入下游河床水垫，形成旋滚，消耗能量约20%。 * 挑流消能工 挑流消能设计的目的应是在给定条件下获得最大的挑距，形成较小的冲抗，产生尽可能小的副作用，同时，挑流鼻坎能承受高速水流的冲击等。按鼻坎形状分为连续式挑流鼻坎、差动式挑流鼻坎、扩散式挑流鼻坎、及窄缝挑流鼻坎。 * 四种鼻坎的介绍 1、连续式挑流:鼻坎其基本的体型参数只有反弧半径R和出射角θ，此外还有鼻坎高程及鼻唇高度。在高速水流条件下广泛实用。 2、差动式挑流鼻坎:由两种挑角的一系列高坎与低坎相间布置所构成。水舌离开这种鼻坎时上下分散，以加大各股水舌与空气的接触面积，增强紊动，掺气核扩散，提高消能效果，减小冲刷深度。缺点是在高速水流的作用下容易发生空蚀，特别是矩形差动式的齿坎侧面易蚀。 3、扩散式挑流鼻坎：当泄水建筑物出口较窄，而下游河床却相当宽阔时，可以考虑。这种方式可以减小出坎单宽流量，使挑流水股在空气更充分地扩散掺气，更多的消能，以此减轻对下游河床的局部冲刷。有矩形和扇形两种布置形式采用扩散式挑流鼻坎时，以加大边墙扩散角，使水舌能在短的距离内完成扩散，这就是被称为“挑流扩散器”的一种布置形式，其比较适用于流量不太大的有压泄水孔洞或管道出口挑流消能的情况。 4、窄缝挑流鼻坎：由泄水建筑物末端边墙急剧收缩而形成，是一种极具特色的新型消能工，尤其适用于深窄峡谷高水头运行的情况。 * 四种鼻坎的介绍 连续式挑流鼻坎 差动式挑流鼻坎 扩散式挑流鼻坎 窄缝挑流鼻坎 * 挑流消能的作用 从物理学中可知，能量是不能“消”的这里所谓的消能有两方面的含义：其一是设法将对工程有潜在危害的动能尽可能地转化为热能而散失掉。让水流在预计的空间里，通过水与水，水与固体边界，水与空气等各种相互摩擦、掺混、冲击、碰撞等方式，实现能量形式的转变：其二是设法让带有剩余动能的水流与防冲保护对象远离或分隔，以冲刷不危及建筑物本身安全为条件 。所以挑流消能只是溢流坝址，溢洪道泄槽末端及各种泄水孔洞出口处明流的常用消能方式按照高速水流的出现位置与状态而分为挑流消能，底流消能，面流消能等几类种的一种。起到保护水流不冲刷河床，下游建筑物等效果 * 挑流消能的实例 柘溪水电站 柘溪水电站位于中国湖南省、资水干流上，距安化县东平市12.5km。混凝土单支墩大头坝，最大坝高104m，装机容量44.7万kW，保证出力11.27万kW，多年平均发电量21.74 亿kW·h。下游用差动式鼻坎挑流消能 * 新安江水电站是中国第一座自行设计、自制设备、自己施工建 水电站造的大型水利发电站，被人们誉为“长江三峡的试验田” 。坝型是混凝土宽缝重力坝，最大坝高105米，，采用矩形差动式挑流鼻坎 。 新安江水电站 * 思考：挑流消能会带来哪些问题呢？ 挑流鼻坎的空蚀 下游河床的冲刷 泄洪期间产生的雾化等 * *