坡度对阶梯水流无掺气段压强特性的影响研究

针对阶梯消能工无掺气段梯容易产生空蚀破坏的问题和有压进流阶梯溢洪道试验研究较少,采用模型试验对有压进流式阶梯溢洪道1#、2#阶梯压力特性进行研究。试验结果表明,5种体型下竖直面压强规律:1#阶梯在大单宽流量下产生负压,而2#阶梯在小单款流量下有较大负压存在。水平面压强规律:1#、2#阶梯水平面压强分布呈现正弦或余弦函数趋势,1#阶梯基本不产生负压,而2#阶梯不管在那种体型下或那种单宽流量下都产生或大或小的负压。另外通过分析阶梯压强最值发现,1#和2#阶梯竖直面压强最小值和最大值与Fr数基本呈现出抛物线关系;1#和2#阶梯水平面压强最小值与Fr数基本呈现出抛物线关系,最大值与Fr数基本呈现出线性关系。文章揭示了阶梯溢洪道最易产生空蚀破坏的是第2级阶梯,研究结果可供体型优化设计参考。