[发明专利]一种可调节掺气消能的反弧阶梯型溢流坝

权利要求书

1.一种可调节掺气消能的反弧阶梯型溢流坝，其特征在于：

所述反弧阶梯型溢流坝的迎水面为垂直面；

所述反弧阶梯型溢流坝的过水面包括：n个依次连接的阶梯面；其中，第一个阶梯面包括第一WES溢流段和与第一WES溢流段连接的反弧曲面；所述第一WES溢流段包括：依次连接的第一弧型曲面、第二弧型曲面、第三弧型曲面和幂曲面；

除第一个阶梯面外的阶梯面包括第二WES溢流段和与第二WES溢流段连接的反弧曲面；所述第二WES溢流段包括依次连接的第二弧型曲面、第三弧型曲面和幂曲面；

每个阶梯面的幂曲面与对应的反弧曲面连接；n个阶梯面的反弧曲面的半径和挑角相同或者不同。

2.根据权利要求1所述的可调节掺气消能的反弧阶梯型溢流坝，其特征在于：

所述第一弧型曲面的半径为：R₁＝0.04H；

所述第二弧型曲面的半径为：R₂＝0.2H；

所述第三弧型曲面的半径为：R₃＝0.5H；

所述幂曲面的函数表达式为：

其中，R₁表示第一弧型曲面的半径，R₂表示第二弧型曲面的半径，R₃表示第三弧型曲面的半径，H表示上游堰上水头，x表示阶梯型溢流坝所在坐标系的x轴坐标值，y表示阶梯型溢流坝所在坐标系的y轴坐标值。

3.根据权利要求1所述的可调节掺气消能的反弧阶梯型溢流坝，其特征在于，所述幂曲面与对应的反弧曲面平滑连接，连接点为二者的公共切点。

4.根据权利要求3所述的可调节掺气消能的反弧阶梯型溢流坝，其特征在于，所述反弧曲面的反弧半径为：

其中，r_j表示第j反弧曲面的半径，j＝1、2、3、…、n，H表示上游堰上水头，x_j表示第j反弧曲面的x轴坐标值。

5.根据权利要求3所述的可调节掺气消能的反弧阶梯型溢流坝，其特征在于，所述反弧曲面的上游圆心角和下游圆心角的角度范围分别为5°～45°。

6.根据权利要求1-5任一项所述的可调节掺气消能的反弧阶梯型溢流坝，其特征在于：

所述阶梯型溢流坝的总长度为：

其中，l_j＝r_j(sinα_j+sinβ_j)，X₀表示阶梯型溢流坝的总长度，j表示阶梯序号，j＝1、2…、n；l_j表示第j个反弧曲面的长度，x_j表示第j反弧曲面的x轴坐标值。

7.根据权利要求1-5任一项所述的可调节掺气消能的反弧阶梯型溢流坝，其特征在于：

所述阶梯型溢流坝的总高度为：

其中，w_j＝r_j(1-cosβ_j)；

w'_j＝r_j(1-cosα_j)

其中，i＝2、3、…、n，Y₀表示阶梯型溢流坝的总高度，Y₁表示第一WES溢流段的高度，Y_i表示第i个WES溢流段的高度，x_i表示第i个WES溢流段水平长度，w_j表示第j个反弧曲面上游反弧高度；w_j′表示第j个反弧曲面的出口高度，β_j表示反弧曲面上游圆心角。