大学生创新创业训练项目结题汇报(1)

1、整理课件1 改进型深筒式消力井消能效率的实验研究改进型深筒式消力井消能效率的实验研究 2014年大学生创新创业训练项目结题汇报年大学生创新创业训练项目结题汇报 整理课件2 教学质量与教学工程网上传完成的截图教学质量与教学工程网上传完成的截图 原申报书中的预期目标和工作进度原申报书中的预期目标和工作进度 小组成员分工介绍及工作现场照片小组成员分工介绍及工作现场照片 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 经费使用情况经费使用情况 课题延伸思考课题延伸思考 汇报主要内容汇报主要内容 整理课件3 教学质量与教学工程网上传完成的截图教学质量与教学工程网上传完成的截图 整理课件

2、4 原申报书中的预期目标和工作进度原申报书中的预期目标和工作进度 预期目标：预期目标：根据模型试验的结果，研究深筒式消力井井内水流流态，对实根据模型试验的结果，研究深筒式消力井井内水流流态，对实 验测量数据进行分析，得到消力井消能效率的变化规律。验测量数据进行分析，得到消力井消能效率的变化规律。 研究的进度安排研究的进度安排 1、2014年年4-5月：收集资料，查阅有关深筒式消力井消能效率的文献。月：收集资料，查阅有关深筒式消力井消能效率的文献。 2、2014年年6-7月：对所研究问题进行理论分析，并初步提出实验方案。月：对所研究问题进行理论分析，并初步提出实验方案。 3、2014年年9-12

3、月：讨论确定实验方案，建立实验模型，通过室内模型试验月：讨论确定实验方案，建立实验模型，通过室内模型试验 观测深筒式消力井内各水力参数，计算消能率等。观测深筒式消力井内各水力参数，计算消能率等。 4、2015年年1-4月：编写技术资料，撰写设计说明书，研究报告，研究心得月：编写技术资料，撰写设计说明书，研究报告，研究心得 体会。体会。 整理课件5 小组成员分工介绍及工作现场照片小组成员分工介绍及工作现场照片 小组成员分工介绍：小组成员分工介绍： 整理课件6 小组成员分工介绍及工作现场照片小组成员分工介绍及工作现场照片 现现 场场 工工 作作 照照 片片 整理课件7 区域调水和跨 流域调水是解

4、决我国水资源 时空分布不均 和区域性缺水 的重要途径之 一。 远距离输水方式有渠 道输水和管道输水两 种方式。管道输水形 式与传统渠道输水方 式相比，有节约工程 量、减少投资、节水、 保持水质不受破坏等 优点。 对于有压管道可选的消能 方式有很多，主要有阀口 消能工、螺旋流消能工、 孔板消能工、深筒式消力 井等。深筒式消力井是管 道出口新型消能方式的一 种，适用于高水头、小流 量的输(放)水管道出口。 完成文献查阅和资料收集4.1 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 整理课件8 深筒式消力井能有效消 耗管道中多余的能量， 但存在消能和水流平顺 互相矛盾的问题。 研

5、究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 整理课件9 （1）将高速水流在 消力井内的翻滚区域 与出流水流分离开来， 在保证消能效果的情 况下，使出口管道内 水流更加平顺。 改进型深筒式消力井具有以上的优点：改进型深筒式消力井具有以上的优点： （2）消力井内水面 和平流稳压井内水面 有一个高度差，这是 溢流堰造成的水头损 失，增加了整体的消 能效率。 （3）消力井的出口 管道安装高度决定着 其最大过流能力，该 方案中的消力井出水 管道可以安装在进口 管道高程甚至更低， 增加了消力井的过流 能力。 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 整理课件10

6、 实验设计示意图实验设计示意图 1 地下水箱；2 离心泵；3 高位水箱；4 进水管道；5 消力井；6 溢流板；7 平流稳压井； 8 出水管道；9 下游渠道；10 三角量水堰；11 地下蓄水池；12、13、14 精密压力表； 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 完成了实验方案设计和实验布置、场地的准备工作 4.2 4.2.1实验方案设计 整理课件11 完成了实验方案设计和实验布置、场地的准备工作 4.2 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 4.2.1实验方案设计 试验设备参数表试验设备参数表 设备名称型号数量备注 压力表MC陕制0000

7、01042个精度为0.05% 流量计TDS-100P1个便携式 自藕减压启动箱XTZ11-151个用于离心泵启动 三角堰901个用于测量流量 卧式单级离心泵KQW-200/800-45/41个配套功率45KW，扬程28m 三相异步电动机TYPEY2-225-M1个带动水泵运转 闸阀1个可调节流量 深筒式消力井1个可调节各种结构参数 整理课件12 实验装置图实验装置图 完成了实验方案设计和实验布置、场地的准备工作 4.2 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 4.2.2 实验装置和场地 整理课件13 4.3.1 深筒式消力井消能特性试验深筒式消力井消能特性试验 测定深

8、筒式消力井进、出水管流量，消力井前压力值及水头 损失，同时测定井底测压孔的测压管读数、井内水深等水力参数， 其主要目的在于对深筒式消力井的消能机理及消能效率进行研究。 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 研究内容与实验设计 4.3 4.3.2 改进型深筒式消力井结构选型试验改进型深筒式消力井结构选型试验 改变进水管道出口形式为多喷孔 出水口，通过变化喷孔孔径、孔数、 喷孔间距、开孔面积及布置形式，观 测井内流态、测量井前井后压差等方 法确定各参数之间的关系，确定最佳 进水管道出口选型。 增设一个平流稳压井，对不同溢流 堰高度的试验模型进行分析，探求消能 效率与溢流

9、堰高度之间的定量关系，从 而获得改进型深筒式消力井最佳溢流堰 高度的设计方法。 整理课件14 主要试验变量主要试验变量 1.喷孔的布置形式喷孔的布置形式：梅花布置、并列布 置、底部圆形布置。 2.喷孔的孔径喷孔的孔径(mm)：5、10、18。 3.流量 流量(m3/s)：0.4、0.8、1.0、1.2、1.6。 4.堰板高度堰板高度(mm)：907、815、762、639 、585。 5.开孔率开孔率：100%、80%、60%、40%、 20%。 1.水深水深：主井、副井内水深；堰 上水头及波动值；堰上水流射入 副井的水舌深度。 2.压力表压力表：阀前、阀后读数。 3.流量流量：三角堰读数。

10、4.测压管测压管：井底5个测压管及出 水管道测压管的常见值、最大值、 最小值、波动值及平均值等。 所需测量数据所需测量数据 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 研究内容与实验设计 4.3 整理课件15 1 闸板阀；2进水管道；3 消力井身；4排气孔；5出 水管道；6、7 压力表； 传统型深筒式消力井结 及水流流程 消能过程包括冲击消能和掺混消能， 当水流通过进水管道进入消力井，射流 和冲击工程中形成漩涡及其他复杂水流 形态，产生能量耗散。 消能过程消能过程 自压出流过程自压出流过程 水流在消力井内翻滚上升的过程中， 当井内水深高于出口管道时，一部分水 流会从出口管

11、道流出。当进出口流量达 到平衡时，井内水深会相对稳定在某一 固定值，此时的消能过程可以近似认为 是恒定流来进行研究。 4.4.1深筒式消力井的消能机理 4.4 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 主要实验结果 整理课件16 试验结果试验结果 不同流量下消力井的水头损失系数变化规律 不同流量下消力井的消能率变化情况 深筒式消力井水深筒式消力井水 头损失系数和消头损失系数和消 能率随流量的增能率随流量的增 大而增大，但是大而增大，但是 增大到一定程度增大到一定程度 便趋于稳定。便趋于稳定。 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 4.4.2深

12、筒式消力井的消能效率试验研究 整理课件17 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 4.4.2改进型深筒式消力井的水流流态 4.4主要实验结果 整理课件18 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 4.4.3 结构参数对水头损失系数的影响 4.4主要实验结果 (a)(a)梅花布置梅花布置 (b) (b)并列布置并列布置 不同孔径条件下水头损失系数变化规律不同孔径条件下水头损失系数变化规律 (a)梅花布置梅花布置 (b)(b)并列布置并列布置 不同距径比条件下水头损失系数变化规律不同距径比条件下水头损失系数变化规律 无论什么进无论什么进 水管道

13、出口形式水管道出口形式 下，水头损失系下，水头损失系 数都是随着流量数都是随着流量 的增大而增大，的增大而增大， 但增大到一定程但增大到一定程 度时，趋于稳定。度时，趋于稳定。 试验结果试验结果 整理课件19 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 4.4.3 结构参数对水头损失系数的影响 4.4主要实验结果 流量流量 流量流量 时水头损失变化规律时水头损失变化规律 试验结果试验结果 在相对开孔面积保持不变的情况下，孔径大小对改在相对开孔面积保持不变的情况下，孔径大小对改 进型深筒式消力井水头损失系数的影响不大；当距进型深筒式消力井水头损失系数的影响不大；当距 径比较

14、小时，水头损失系数较大；但当距径比大于径比较小时，水头损失系数较大；但当距径比大于 2.52.5时基本水头损失系数也基本保持不变。时基本水头损失系数也基本保持不变。 整理课件20 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 4.4.3 结构参数对水头损失系数的影响 4.4主要实验结果 不同布置形式下水头损失系数变化规律不同布置形式下水头损失系数变化规律 试验结果试验结果 水头损失系数随孔径增大而减小的幅度不大，但水头损失系数随孔径增大而减小的幅度不大，但 是各种孔径的情况下梅花布置的喷孔的水头损失是各种孔径的情况下梅花布置的喷孔的水头损失 系数明显比并列布置的大。系数明显

15、比并列布置的大。 整理课件21 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 4.4.4 各类型深筒式消力井的水头损失系数、消能率的对比情况 4.4主要实验结果 不同型式深筒式消力井水头损失系数比较图不同型式深筒式消力井水头损失系数比较图 结果分析：结果分析： 在小流量的情况下，仅增设平流稳压井的改进型深筒式消力井和增设多喷孔在小流量的情况下，仅增设平流稳压井的改进型深筒式消力井和增设多喷孔 出水口的改进型深筒式消力井水头损失系数相差不大，但远大于传统型深筒式消出水口的改进型深筒式消力井水头损失系数相差不大，但远大于传统型深筒式消 力井，这说明，在小流量的情况下，能量主要在

16、平流稳压井中消散，进水管道出力井，这说明，在小流量的情况下，能量主要在平流稳压井中消散，进水管道出 口形式对水头损失系数的影响不大；在流量较大时，井增设平流稳压井的改进型口形式对水头损失系数的影响不大；在流量较大时，井增设平流稳压井的改进型 深筒式消力井与传统型深筒式消力井的水头损失系数相差不大，但较增设多喷孔深筒式消力井与传统型深筒式消力井的水头损失系数相差不大，但较增设多喷孔 出水口的改进型深筒式消力井的水头损失系数要小，这意味着在大流量的情况下，出水口的改进型深筒式消力井的水头损失系数要小，这意味着在大流量的情况下， 能量的主要消散位置在多喷孔出水口处，由于处于淹没出流状态，所以主井与副

17、能量的主要消散位置在多喷孔出水口处，由于处于淹没出流状态，所以主井与副 井的水位相差不大，平流稳压井中能量消散较小。井的水位相差不大，平流稳压井中能量消散较小。 整理课件22 研究方案、取得的成果和存在的问题研究方案、取得的成果和存在的问题 4.4.4 各类型深筒式消力井的水头损失系数、消能率的对比情况 4.4主要实验结果 不同型式深筒式消力井消能率不同型式深筒式消力井消能率K K比较图比较图 结论：结论： 改进型深筒式消力井消能率比传统型深筒式消力井消能率要高很多，改进型深筒式消力井消能率比传统型深筒式消力井消能率要高很多， 证明这种改进方案能有效地提供一种消能效率更高的改进型深筒式消力井，证明这种改进方案能有效地提供一种消能效率更高的改进型深筒式消力井， 并能应用于工程实际应用。并能应用于工程实际应用。 i ii i E EE K , 1 , 2, 1 整理课件23 经费使用