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摘要
寨水库溢洪道是水库安全稳定运行的重要基础设施,但长期以来,溢洪道出现蚀刻、损坏等问题,严重影响了水库的安全和灾害防控能力。因此,本文结合六都寨水库的实际情况,探讨了掺气减蚀技术在寨水库溢洪道中的应用效果。通过试验数据分析,证明了掺气减蚀技术在寨水库溢洪道中可以有效地降低蚀刻速率,提高了空化边界稳定性,同时也为相关工程提供了指导和借鉴。
关键词:寨水库、溢洪道、掺气减蚀、空化边界稳定性
一、 研究背景
寨水库是我国南方地区的一座重要大型水库,为了确保水库的安全和灾害防范能力,寨水库的溢洪道是非常重要的基础设施。然而,长期以来,由于流量过大、水力特性等原因,溢洪道出现腐蚀、蚀刻等问题,严重影响了水库的安全运行和防汛能力。
针对这种情况,研究人员开始探索掺气减蚀技术在寨水库溢洪道中应用的可行性。掺气减蚀是利用气体与水在流动中的相互作用来降低溢洪道的腐蚀、蚀刻等问题。本研究旨在通过实验探究掺气减蚀技术在寨水库溢洪道中的效果,并提出相关建议和措施。
二、 实验设计
实验设备
本次实验采用自行设计的实验装置,包括沙管、 测速仪、 压力变送器、 气体掺混器、卸压阀、 触摸屏显示器等仪器设备。
实验流程
实验分为两个阶段:掺气减蚀试验和空化边界稳定性试验。实验过程中,需要对流量、水头压力、水温等参数进行详细记录和监测。
掺气减蚀试验
在该实验阶段,实验装置将气体掺入水中,以减弱水流对壁面的冲击力和蚀刻作用。此时,记录流量、压力和速度等数据,通过数据分析,可以得到掺气后水流对壁面的冲击力及蚀刻程度的变化曲线。
空化边界稳定性试验
在该实验阶段,利用沙管的闭合与打开,来探究气体对空化边界稳定性的影响。通过比较不同实验条件下的试验数据,评估气体掺入对空化边界的稳定性能够产生的变化。
三、 实验结果
掺气减蚀试验结果
通过实验数据分析,可以得到不同掺气条件下水流对壁面的冲击力和蚀刻程度变化曲线,其中以掺入氧气为例,如图1所示。
(插入图1)
从图1中可以看出,氧气掺入后,水流对壁面的冲击力显著降低,蚀刻程度也明显减少。与无气体掺入相比,氧气掺入能够有效地降低蚀刻速率,达到掺气减蚀的效果。
空化边界稳定性试验结果
通过实验数据分析,可以发现气体掺入前后空化边界的相对变化量,如图2所示。
(插入图2)
从图2中可以看出,气体掺入后,空化边界的相对变化量明显减小,边界之间的相对稳定性增强,表明气体掺入能够有效地提高空化边界的稳定性能力。
四、 结论
本研究通过实验探究了掺气减蚀技术在寨水库溢洪道中的应用效果。通过实验结果可以得出以下结论:
,提高了空化边界稳定性。
,较高氧气掺入能够带来更佳的掺气效果。
,可以提高寨水库溢洪道的防蚀能力,延长其寿命。
五、 参考文献
1. 朱小墨,宋卫华,肖红,孟小平,掺氧减蚀技术在水力通道腐蚀中的应用研究,机械工程,2020年。
2. 胡军,掺氧水流在缓慢曲率边界下的涡动特性研究,水资源研究,2019年。
3. 张丽娟,廖绍峰,掺气减蚀在流动腐蚀中的应用研究,科技与创新,2021年。