阶梯式消能工与掺气墩在工程中的联合运用

为使溢洪道具有较好的泄流条件,提高消能效率同时节省投资,提出了阶梯式溢洪道与掺气墩相结合的联合消能方式。以某水库溢洪道改造工程为例,对溢洪道的阶梯尺寸、掺气墩的结构及布置型式进行了探讨,最终泄槽段采用了1 m的阶梯形式与前倾30°的圆柱形掺气墩相结合的联合消能方式。试验结果表明,阶梯式消能工和掺气墩联合运用消能效果优异,水流条件明显改善。

掺气分流墩台阶式溢洪道的水流流态和流速特性

通过模型试验 ,研究了掺气分流墩台阶式溢洪道的水流流态和流速特性。结果表明 :此种消能工能改善台阶式溢洪道的水流流态 ,大幅度地减小水流流速。在试验范围内 ,掺气分流墩台阶式溢洪道的流速较相应光滑溢洪道减小了 1 8.4%～ 68.3 % ,较相应的台阶式溢洪道降低了 6.9%～ 54.0 %。

掺气分流墩设施水力特性的试验研究

掺气分流墩设施是设在陡坡急流中的大型分流墩.该分流墩将贴壁急流转变成为充分扩散、四面临空、剧烈紊动、充分掺气的水流.水舌在空中碰撞、混掺、碎烈、水滴化,大大增加了水流与空气的接触面.水流进入消力池时,入池单宽流量减小;消力池水流流态受下游水深控制,可以分为四种流态.该设施的最优收缩比范围为0.5～0.7.墩头脉动壁压满足重力相似,优势频率不满足重力相似且 fr=1,墩头脉动壁压优势频率在 0.1～0.388Hz 之间,远小于墩头自振频率.掺气分流墩属超空化体型,不会发生空蚀破坏.掺气分流墩设施的水舌掺气核心区长度仅为普通二元水舌核心区长度的 1/5～1/2,最小平均含水率仅为普通二元水舌的 14%,当 S/h＞20时,βsm逐渐趋于0.1,已为水滴化状态.消力池掺气充分.当λ=0.5 时,消力池底板压强系数减少了约30%.与普通二元水舌消力池比较,水跃长度可缩短1/3,跃后水深可降低1/5,消能率提高了(6～16)%.

掺气分流墩墩头脉动壁压及其模型律试验研究

本文研究了中、低弗氏数掺气分流墩墩头脉动壁压及其模型律，得到时均和脉动壁压的分布规律、脉动壁压概率分布、自功率谱密度、自相关系数及墩头初生空化数．研究结果表明，墩头脉动壁压幅值模型律为重力律，优势频率模型律则为ｆλ≈１．

掺气分流墩水舌射距的计算方法

依据自由抛射理论，探讨了掺气分流墩水舌射距的计算方法。该计算方法亦可应用于其它挑流式消能工射距的计算。计算结果证明，该计算方法精度高，误差小。

掺气分流墩墩头动水壁压及空化特性研究

本文通过系列比尺模型研究了中、低佛氏数下掺气分流墩墩头动水壁压及空化特性，得到墩头时均和脉动壁压的分布规律、脉动壁压概率分布及墩头初生空化数等。研究结果表明，墩头脉动壁压概率分布服从正态分布；在墩后充分供气时墩头不产生空蚀及共振破坏。

掺气分流墩射流消力塘压强特性的研究

通过模型试验研究了掺气分流墩射流消力塘的压强特性，得出了时均压强和脉动压强沿消力塘的变化关系及最大压强系数随淹没度增大急剧衰减的规律。试验表明，当临界水跃时（淹没度σ＝１），消力塘的脉动压强最大。试验还对脉动压强的功率谱、消力塘下游最小水深进行了研究。该研究可供工程设计时参考。

掺气分流墩射流消力塘的研究

掺气分流墩射流消力塘是利用掺气分流墩充分掺气、扩散和消力塘的脉动压强随水垫深度增加迅速衰减的特性， 提出的一种新型的消力塘形式。通过试验研究， 得出了这种消力塘的体形参数、水流特性和消力塘的压强特性， 并提出了水力设计的方法。

掺气分流墩墩头的动水压强特性研究

对掺气分流墩墩头的动水压强特性进行了试验研究 ,以求了解墩头的抗空蚀性能及动水压强特性 .试验结果得出 :时均压强P/Pmax沿墩高和时均压强系数Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头轴线与来流有夹角时Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头壁压脉动压强特性以及探讨了柘林掺气分流墩 (墩头的θ =75°)的安全使用范围 ;在墩后充分供气时 ,墩头的空化特性 .

掺气分流墩墩头的动水压强特性研究

对掺气分流墩墩头的动水压强特性进行了试验研究 ,以求了解墩头的抗空蚀性能及动水压强特性。试验结果得出 :时均压强P/Pmax沿墩高和Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头轴线与来流有夹角时Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头壁压脉动压强特性 ;在墩后充分供气时 。

掺气分流墩与消力池联合应用消能机理分析与试验验证

采用附加射流水跃理论对掺气分流墩与消力池联合应用的消能机理进行了分析,并通过模型试验对理论分析及消能效率进行了验证.结果表明,采用掺气分流墩设施,可增进消力池的消能作用,并取得显著的经济效益,达到附加射流水跃理论所预期的效果.

用附加动量理论分析掺气分流墩与消力池联合消能机理

用“附加动量”水跃理论分析了掺气分流墩与消力池联合应用的消能机理，用跃后水深、水跃长度或单宽水跃容积减少的百分数，估计新增消能设施的经济效益。并通过模型试验验证了消能的理论分析，计算了新增设施的消能量、跃后水深、水跃长度或单宽水跃容积减少的百分数。结果表明，采用掺气分流墩设施，可增进消力池的消能作用，并取得显著的经济效益，达到了附加动量水跃理论所预期的效果。

掺气分流墩设施消能效果的试验研究

本文研究了在消力塘上游溢流面增设掺气分流墩设施后的消能效果，研究结果证明，掺气分流墩设施具有非常显著的消能效率，可以大幅度的缩减消力塘的容积，因而可以大大地节省了工程造价。

掺气分流墩三维流场数值模拟

采用RNGk-ε三维紊流模型和VOF方法,1:1几何建模,对柘林水电站左岸泄洪洞下游掺气分流墩的三维流场进行了数值模拟.在与原型观测试验对比验证的基础上,对该流场的流态、水面、流速分布和压强分布进行了分析.结果表明:流态模拟正确,水面、流速与原型观测结果均能较好吻合;联合作用下的流场,在三维涡体的形成、增强掺气效果和空化空蚀的防止等方面均明显优于无掺气分流墩的流场;三维涡体主要由两股入水主流与池内前部淹没水跃的水体相互摩擦形成;被抛向高空的水翅在下落入水时卷入大量空气,具有较深穿透力,使得波动坎及坎下区域充分掺气,从而破坏空化,防止空蚀.

试论掺气分流墩墩头脉动壁压概率分布规律

本文对掺气分流墩墩头脉动壁压采用中心及无量纲处理，用堆排序法及本文提出的最佳区间划分法进行频率等参数的统计计算，通过经验概率密度、分布函数与标准概率分布比较，依据格利文科定理判定和Ｘ２检验两种方法，论证了脉动壁压概率分布服从正态分布规律。研究表明，采用峰凸系数，偏态系数判定脉动壁压的概率分布的方法有一定的局限性。

设有掺气分流墩的溢流表孔优化试验

针对高山峡谷地区建坝存在单宽流量大、消能范围小、布置困难等问题,结合亚碧罗水电站中的4个高低位溢流表孔,采用模型试验研究的方法,对建筑物的出口段挑流型式进行了整体优化,并对设有掺气分流墩的低位溢流表孔进行了试验。结果表明,高位表孔和低位表孔分别采用窄缝挑坎和掺气分流墩有效解决了消能区域集中的问题;低位表孔出口的四面体优化墩可保持挑射水流的连续且横向扩散充分;溢流表孔直线段设置的掺气设施运行良好;反弧段压力变化符合自由表面凹曲面上水流的压力分布规律,脉动压强的优势频率在0.033～0.201 Hz之间变化;反弧段局部部位的最小水流空化数为0.15,应从施工不平整度和运行方面加以控制。

桂花水电站掺气分流墩与消力池联合应用消能效果的研究

通过试验研究了桂花水电站拱坝掺气分流墩的体型、布置和水流流态,消力池和消力池中T型墩的体型和布置,掺气分流墩和消力池联合应用的水流流态和消能效果。试验表明,掺气分流墩与消力池联合应用明显改变了水流流态,具有显著的消能效果。

掺气分流墩在仙米水电站的应用

青海仙米水电站原设计方案中的消力池入池单宽流量大、流速大、消力池长度不够、消能不充分.经多方案设计比较和试验研究,采用掺气分流墩设施后,消力池中的水流非常平稳,跃后水深也有较大幅度地降低,消力池长度减小了20.0 m,尾坎高度也降低了1.0 m.

三江口水利枢纽工程泄洪消能试验研究

三江口水利枢纽大坝为混凝土薄拱坝,最大泄量为7534 m3/s,泄洪消能问题十分突出。通过1:80的水工整体模型试验对泄洪表孔的布置进行了深入的试验研究,不仅较好地解决了泄洪消能问题、简化了结构布置,并节省了工程量,而且在鼻坎末端采用了偏流扩散装置,改善了流态,也改善了冲坑形态,比蔺汉口坝顶表孔的布置又前进了一步。

华中电网部分水电厂大坝补强加固措施概述

文章叙述了华中电网内几个具有代表性的大坝补强加固措施及其效果,分析了工程缺陷的原因,提出了加强大坝安全管理的一些看法与建议。