高坝水头高、泄洪功率大,下游水垫塘的稳定性是其能否安全运用的关键性技术之一。 用二维κ-ε紊流数学模型模拟了高水头、大流量作用下二维水垫塘从自由冲击射流流态,经过淹没冲击射流流态,变化到面流流态的演变过程及其流场特征,给出了水垫塘中流线、水流流速、动水压强、紊动能和耗散率的分布规律。 用三维κ-ε紊流模型模拟了淹没冲击射流流态下,反拱水垫塘流场,给出了流线、流速、压强、紊动能和耗散率的分布规律。计算流速和压强与实测值的对比表明,用三维紊流模型模拟反拱水垫塘流场是可行的。 把二维和三维κ-ε紊流模型计算水垫塘流场进行对比,结果表明,三维计算的冲击点底板压强、紊动能和耗散率明显小于二维计算的,且特征量沿程分布均匀。因此,反拱水垫塘的稳定性明显优于平底水垫塘。 对反拱水垫塘单底板块振动特性进行了理论分析,提出了底板块自由振动的最大位移计算公式、底板块振动分区及近壁流场的划分依据。分析了底板块振动的动力方程,并与平底板块的进行了比较,得出反拱水垫塘底板块动力特性优于平底水垫塘。西安理工大学硕士学位论文 对反拱水垫塘单底板块、多底板块的振动特性进行了试验研究,提出底板块振动沿程分为强振区和弱振区,得到其振动特性及特征量的分布规律。关键词:反拱水垫塘卜:紊流数学模型底板块振动本研究得到了国家自然科学基金(50279040)的资助。