泄洪霧化邊坡穩(wěn)定性分析方法

• 第1章泄洪霧化問題

• 第2章泄洪霧化范圍及雨強預測

• 第3章入滲問題及其求解

• 第4章邊坡基質吸力初始分布狀態(tài)

• 第5章入滲過程中邊坡的位移分析

• 第6章泄洪霧雨作用下的邊坡穩(wěn)定性評價

本書針對水利水電工程中的泄洪霧化邊坡穩(wěn)定問題，借助水力學理論、非飽和滲流及非飽和土力學理論，結合已有研究成果和現(xiàn)有規(guī)范方法，提出并建立了完整的霧化邊坡穩(wěn)定性分析評價方法。全書共分六章，分別為泄洪霧化問題、泄洪霧化范圍及雨強預測、入滲問題及其求解、邊坡基質吸力初始分布狀態(tài)、入滲過程中邊坡的位移分析、泄洪霧雨作用下的邊坡穩(wěn)定性評價。

第一章 緒論

第二章 底流泄洪霧化的數(shù)學模型

第三章 底流泄洪霧化原觀反饋分析與驗證計算

第四章 向家壩水電站泄洪霧化對下游環(huán)境影響的預測計算

第五章 摻氣水舌空中擴散及其運動規(guī)律的研究

第六章 摻氣水舌碰撞特性的研究

第七章 霧流擴散規(guī)律的研究

第八章 挑流泄洪霧化原觀反饋分析與驗證計算

第九章 挑流泄洪霧化預測計算

第十章 挑流泄洪霧化的BP神經網絡模型

第十一章 結論與研究展望

參考文獻

攻讀博士學位期間發(fā)表學術論文和參加科研情況

附錄

致謝

窄河谷、大流量高拱壩工程多采用表深孔水舌空中撞擊 水墊塘的壩身泄洪消能方式，取得了較好的效果。但其最大副作用是泄洪霧化的顯著增強，威脅下游岸坡的安全。若能使表深孔水舌空中相互穿插下落而無碰撞，則可顯著減輕泄洪霧化強度。但由于拱壩的泄流寬度受限，因此如何實現(xiàn)空中水舌的相互穿插下落，并且避免水墊塘底板動水荷載增加成為一個難題。寬尾墩、窄縫挑坎具有橫向收縮、縱向拉長水流的特性，可獲得窄長水流。本研究項目將寬尾墩和窄縫挑坎收縮式消能工分別應用于高拱壩壩身泄洪表深孔，提出高拱壩表孔寬尾墩和深孔窄縫泄流形式，既可通過水舌的橫向收縮實現(xiàn)表深孔水舌的無碰撞穿插，又可利用水舌的縱向擴散使水墊塘底板沖擊荷載反而進一步降低。研究成果有助于推動我國高拱壩泄洪消能在二灘水電站開辟的表深孔水舌空中碰撞 水墊塘消能方式的基礎上再上升到一個新的臺階。

霧化特性指噴嘴結構、工作參數(shù)、霧化劑及霧化介質的物性等因素對噴嘴霧化性能的影響規(guī)律。為了全面評價噴嘴霧化性能，提出了多項指標參數(shù)，主要包括：霧化細度、霧化均勻度，以及霧化錐角等。

霧化噴嘴霧化細度

霧化后的液滴大小反映了霧化的顆粒細度，是評定霧化質量的重要指標。一般來說，霧滴的顆粒越細，就越易加熱、蒸發(fā)和燃燒。但是霧化過細也不好，燃料由噴嘴噴出后會馬上被氣流帶走，在某一區(qū)域形成過濃的混合物；而在油滴無法射到的地方，混合物的濃度卻很低。濃度場的這種分布會縮小燃燒穩(wěn)定性范圍，降低燃燒效率。由于液滴直徑的大小是不均勻的，最大和最小有時可相差 50～100 倍，因此只能用液滴平均直徑概念來表示霧化細度。人們提出了多種平均直徑的計算方法，常用的是質量中間直徑（MMD）和索太爾平均直徑（SMD 或 D32）。

D32相當于液霧內全部液滴的容積與總表面積的比值，它真實反映了液滴群的蒸發(fā)條件，因此對評價霧化質量具有重要意義，被廣泛用作燃料噴嘴的重要評價指標。

霧化噴嘴霧化均勻度

霧化均勻度是指燃料霧化后油滴尺寸的均勻程度。霧化均勻度較差，則大液滴數(shù)目較多，這對燃燒是不利的。但過分均勻也是不合理的，因為這會使大部分油液滴集中在某一區(qū)域，而使燃燒室容積得不到充分利用，也使燃燒穩(wěn)定性受到影響。人們常用液滴尺寸的分布來描述霧化均勻度。

霧化噴嘴霧化錐角

從噴嘴噴射出來的燃油噴霧炬是呈中空錐體狀的，它是由許多懸浮于周圍空氣中的，或是在其中運動的細小霧滴組成。一般把噴嘴的出口到噴霧炬外包絡線的兩條切線之間的夾角定義為噴霧錐角。噴霧錐角的大小在很大程度上決定了燃料在燃燒空間的分布情況，應根據(jù)燃燒室尺寸和燃料與空氣的混合條件來選擇噴霧錐角。較大的噴嘴錐角不但可以把燃料充分供應到空氣中，而且能夠從周圍吸入較多的空氣，使其進入到噴霧炬中參加燃料的破碎過程。但是過大的錐角會把燃料噴射到火焰管壁上去，造成積炭和不完全燃燒。當然錐角不宜過小，否則會使燃油液滴不能有效地分布到整個燃燒室空間，過多的噴射到缺氧的回流區(qū)中，造成與空氣的不良混合，發(fā)生析炭，產生排氣冒煙。此外噴霧錐角的大小還影響到火焰外形的長短，如角度較大，火焰則短而粗；反之，則細而長。