泄洪雾化边坡稳定性分析方法

• 第1章泄洪雾化问题

• 第2章泄洪雾化范围及雨强预测

• 第3章入渗问题及其求解

• 第4章边坡基质吸力初始分布状态

• 第5章入渗过程中边坡的位移分析

• 第6章泄洪雾雨作用下的边坡稳定性评价

本书针对水利水电工程中的泄洪雾化边坡稳定问题，借助水力学理论、非饱和渗流及非饱和土力学理论，结合已有研究成果和现有规范方法，提出并建立了完整的雾化边坡稳定性分析评价方法。全书共分六章，分别为泄洪雾化问题、泄洪雾化范围及雨强预测、入渗问题及其求解、边坡基质吸力初始分布状态、入渗过程中边坡的位移分析、泄洪雾雨作用下的边坡稳定性评价。

第一章 绪论

第二章 底流泄洪雾化的数学模型

第三章 底流泄洪雾化原观反馈分析与验证计算

第四章 向家坝水电站泄洪雾化对下游环境影响的预测计算

第五章 掺气水舌空中扩散及其运动规律的研究

第六章 掺气水舌碰撞特性的研究

第七章 雾流扩散规律的研究

第八章 挑流泄洪雾化原观反馈分析与验证计算

第九章 挑流泄洪雾化预测计算

第十章 挑流泄洪雾化的BP神经网络模型

第十一章 结论与研究展望

参考文献

攻读博士学位期间发表学术论文和参加科研情况

附录

致谢

窄河谷、大流量高拱坝工程多采用表深孔水舌空中撞击 水垫塘的坝身泄洪消能方式，取得了较好的效果。但其最大副作用是泄洪雾化的显著增强，威胁下游岸坡的安全。若能使表深孔水舌空中相互穿插下落而无碰撞，则可显著减轻泄洪雾化强度。但由于拱坝的泄流宽度受限，因此如何实现空中水舌的相互穿插下落，并且避免水垫塘底板动水荷载增加成为一个难题。宽尾墩、窄缝挑坎具有横向收缩、纵向拉长水流的特性，可获得窄长水流。本研究项目将宽尾墩和窄缝挑坎收缩式消能工分别应用于高拱坝坝身泄洪表深孔，提出高拱坝表孔宽尾墩和深孔窄缝泄流形式，既可通过水舌的横向收缩实现表深孔水舌的无碰撞穿插，又可利用水舌的纵向扩散使水垫塘底板冲击荷载反而进一步降低。研究成果有助于推动我国高拱坝泄洪消能在二滩水电站开辟的表深孔水舌空中碰撞 水垫塘消能方式的基础上再上升到一个新的台阶。

雾化特性指喷嘴结构、工作参数、雾化剂及雾化介质的物性等因素对喷嘴雾化性能的影响规律。为了全面评价喷嘴雾化性能，提出了多项指标参数，主要包括：雾化细度、雾化均匀度，以及雾化锥角等。

雾化喷嘴雾化细度

雾化后的液滴大小反映了雾化的颗粒细度，是评定雾化质量的重要指标。一般来说，雾滴的颗粒越细，就越易加热、蒸发和燃烧。但是雾化过细也不好，燃料由喷嘴喷出后会马上被气流带走，在某一区域形成过浓的混合物；而在油滴无法射到的地方，混合物的浓度却很低。浓度场的这种分布会缩小燃烧稳定性范围，降低燃烧效率。由于液滴直径的大小是不均匀的，最大和最小有时可相差 50～100 倍，因此只能用液滴平均直径概念来表示雾化细度。人们提出了多种平均直径的计算方法，常用的是质量中间直径（MMD）和索太尔平均直径（SMD 或 D32）。

D32相当于液雾内全部液滴的容积与总表面积的比值，它真实反映了液滴群的蒸发条件，因此对评价雾化质量具有重要意义，被广泛用作燃料喷嘴的重要评价指标。

雾化喷嘴雾化均匀度

雾化均匀度是指燃料雾化后油滴尺寸的均匀程度。雾化均匀度较差，则大液滴数目较多，这对燃烧是不利的。但过分均匀也是不合理的，因为这会使大部分油液滴集中在某一区域，而使燃烧室容积得不到充分利用，也使燃烧稳定性受到影响。人们常用液滴尺寸的分布来描述雾化均匀度。

雾化喷嘴雾化锥角

从喷嘴喷射出来的燃油喷雾炬是呈中空锥体状的，它是由许多悬浮于周围空气中的，或是在其中运动的细小雾滴组成。一般把喷嘴的出口到喷雾炬外包络线的两条切线之间的夹角定义为喷雾锥角。喷雾锥角的大小在很大程度上决定了燃料在燃烧空间的分布情况，应根据燃烧室尺寸和燃料与空气的混合条件来选择喷雾锥角。较大的喷嘴锥角不但可以把燃料充分供应到空气中，而且能够从周围吸入较多的空气，使其进入到喷雾炬中参加燃料的破碎过程。但是过大的锥角会把燃料喷射到火焰管壁上去，造成积炭和不完全燃烧。当然锥角不宜过小，否则会使燃油液滴不能有效地分布到整个燃烧室空间，过多的喷射到缺氧的回流区中，造成与空气的不良混合，发生析炭，产生排气冒烟。此外喷雾锥角的大小还影响到火焰外形的长短，如角度较大，火焰则短而粗；反之，则细而长。