文档介绍：第十一届全国水动力学学术会议暨第二十四届全国水动力学研讨会
并周培源教授诞辰周年纪念大会文集 1 1 0
溢洪道掺气设施空腔流态*
吴建华, 马飞
, , , . , .
(河海人学水利水电学院南京 2 10 98 E m a i l: ill w u @ Il ll t l e d u e n
摘要: 泄水建筑物上掺气设施射流空腔的流态将直接影响其空蚀保护作用的正常发挥。与
, 。
泄洪洞相比溢洪道上掺气设施的流动有着完全不同的水力特性本项研究通过理论分析和
, ,
物理模型试验专门研究了溢洪道上掺气设施流动的佛氏数 rF 特性在不同的坎高和不同的
, 。
挑角条件下提出了溢洪道上掺气设施流态转变的临界条件和判别表达式
关键词: 掺气设施; 空腔; 流态; 溢洪道
泄水建筑物表面由于高速水流的作用极易发生空蚀破坏! ’ l。研究表明: 当高速水流近壁含
_
。` ,
气浓度达到 3% 以上时可以较好地减免空化空蚀 l2] 掺气减蚀措施被广泛应用于泄水 l;程中
。,
在减免空蚀方面发挥了重要的作用`3川在水流流速大于 3Om s/ 以上的泄水建筑物一般都设
一
有掺气设施【5 61 。
在低佛氏数或小底坡泄流的情况卜, 掺气设施下游空腔内极易产生回水, 甚至回水淹没空
一
腔, 使掺气设失去保护作用并成为潜在的空化源{7 8] 。因此, 掺气设施的空腔回水和淹没问题
。,
一直备受关注-10 1’】 M ho hag eg 和吴建华! ”】通过物理模型试验研究给出了泄洪洞工作闸门出
。
口底部跌坎掺气设施空腔问水产生和空腔淹没的临界条件常规的龙抬头泄洪洞( 包括放空
, 一, ,
洞) 通过设置在 F 作闸门出口的水流为闸孔出流流动由有压流向无压流转变在下游则为
无压流动; 在近年来建设的人烈泄洪洞, 一些工程采用龙落尾的布置方式【”} , 降低龙落尾以
, 。
前位置无压洞段的流速在龙落尾段的高速水流段设置掺气设施对于结构形式为 W E S 曲线
, , , , 、。
的溢洪道一般而言在闸门全开情况下前半部的流动为堰流后},.- 部为陡槽流动在这
两种背景下设置的掺气设施, 由于受不同库水位的作用显著不同, 设置于其上的掺气设施的
水力特性也不同。
本文以溢洪道上的掺气设施为研究对象, 通过理论分析和物理模型试验, 研究溢洪道过
流面上掺气设施的射流空腔流态, 提出相应的流态转变的临界条件和判别表达式。
.
, 国家自然科学基金( 50 8 79 02 1 ) 和“江苏省研究生创新计划( C X L X l l 04 43 ) ”资助
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第十一届全国水动力学学术会议暨第二十四届全国水动力学研讨会
并周培源教授诞辰 1 10 周年纪念人会文集
2 理论分析
, , , ,
图 1是通过溢洪道上掺气坎流动示意图图中 J 是坎上水深势是掺气坎挑角 tr 是挑坎
, , , , , ,
高度` 是跌坎高度 a 是溢洪道的底坡唉来流流速乌是射流空腔长度 nL 是净空腔长度
与是空腔内回水长度。
〕于
以止
图 1 掺气坎空腔射流示意图
、、、、
在忽略固壁糙率