泄洪洞反弧段下游侧墙掺气减蚀试验研究

龙抬头明流泄洪洞采用常规的底部掺气设施,容易在反弧末端下游附近侧墙处形成掺气盲区,从而导致该侧墙的空蚀破坏,反弧末端下游侧墙是龙抬头明流泄洪洞掺气减蚀设计的重点和难点。文中通过大比尺的模型试验,系统分析了侧墙贴角及边墙突扩两类反弧末端侧向掺气设施的水力掺气特性,试验表明,这两类侧向掺气设施均能有效消除反弧末端下游附近侧墙上的掺气盲区,达到减免侧墙空蚀的目的。

泄洪洞反弧段上游掺气坎对反弧段下游侧墙的减蚀作用

通过对龙抬头明流泄洪洞反弧末端下游易蚀原因的总结分析,指出在设计掺气坎时应重视反弧段下游附近边墙的掺气防护。通过大比尺模型试验,对能否通过增加反弧段上游掺气坎的掺气能力达到对反弧段下游侧墙的减蚀目的的问题进行了研究,试验表明:增加反弧段前掺气坎的掺气能力,虽然能在一定程度上改善反弧段下游边墙的掺气效果,并减小边墙清水区范围,但反弧段前掺气坎的掺气能力即使较大时,也难以完全消除边墙清水区,该措施难以可靠地解决反弧段下游边墙的空蚀问题。

泄洪洞反弧末端掺气减蚀研究

对高水头、大单宽流量、低佛氏数、小底坡长明流泄洪洞,在反弧段末端采用常规的掺气坎往往难以取得理想的掺气效果,同时,反弧段下游边墙易出现空蚀破坏。本文在大比尺模型试验的基础上,提出了竖向、纵向及横向三维均连续变化的新型掺气坎,并对比分析了掺气坎三维体型的变化对掺气特性的影响。试验表明,空间三维连续变动的V型坎能使挑射水流形成连续变化的空腔长度,较二维掺气坎在上述特点的泄洪洞中能形成稳定的空腔形态、减小空腔回水并提高挟气量。试验同时表明,泄洪洞反弧末端掺气坎后空腔段水流动水压强小、水流空化数低,容易出现空化;同时,反弧段下游水流表面自掺气尚不够充分,底部强迫掺气尚未充分扩散,致使反弧段下游附近边墙存在较大范围的掺气盲区,从而容易导致反弧段下游边墙的空蚀破坏。

泄洪洞侧墙的人工强迫掺气减蚀研究

采用常见的底部掺气设施时,反弧段下游附近边墙仍存在较大范围的掺气盲区,从而反弧段下游边墙容易产生空蚀破坏。利用反弧段上游掺气坎空腔进行人工强迫通气的试验表明,增加反弧段前掺气坎的掺气能力,虽能一定程度减小反弧段下游边墙的清水区范围,但难以将其完全消除。反弧段下游边墙清水区直接强迫通气的试验表明,通过边墙通气孔进入水流的气体扩散范围很小,且由于沿边墙高度各点动水压力不一样,很难保障沿边墙高度掺气的均匀性;同时,强迫通气所需的动力设备功率很大。因此,在实际工程中采用人工强迫通气减免反弧段下游侧墙的空蚀难度很大。

宽大泄槽掺气结构数值模拟研究

常规泄槽的中部区域存在掺气盲区,掺气盲区在高速水流作用下,易发生空蚀破坏,影响泄槽运行安全。本文对泄槽掺气结构进行优化,研究不同的掺气结构尺寸对泄槽中部掺气效果的影响。优化后的掺气结构对泄槽中部掺气效果改善明显,且受泄量影响较大。本文可为宽大泄槽溢洪道掺气体型的设计提供参考和支持。

龙抬头明流泄洪洞反弧段下游边墙防蚀探讨

大比尺的模型试验表明:龙抬头明流泄洪洞反弧末端掺气坎后空腔段水流动水压强小、水流空化数低,容易出现空化;同时,反弧段下游水流表面自掺气尚不够充分,底部强迫掺气尚未充分扩散,致使反弧段下游附近边墙存在较大范围的掺气盲区,从而容易导致反弧段下游边墙的空蚀破坏.最后对如何减小或消除该掺气盲区,提出了工程处理措施,可供设计参考.