空腔旋转流压强与影响因素

该文通过模型试验与理论分析,探讨了泄水道水平空腔旋转流压强的产生机理与构成,在对影响因素相互关系分析的基础上,研究了壁面压强与空腔气体压强的变化规律。所得主要结论为:起旋器孔口的动水压强p_1、壁面压强p_w和空腔气体压强p_0均可表示为起旋器孔口的水流弗劳德数Fr_q、通气孔通气量弗劳德数fr_Ф和相对下游水深h/D的函数关系,且流态不同时影响变量也不同;p_0的变化是由通气孔的通气量始终等于空腔旋转流携气量的动态平衡关系决定的,由该关系可得到fr_Ф与Fr_q之间为线性关系;随相对通气孔直径D_0/D的增大,相对气体压强p_0/ρgH增大并趋向于零,临界值约在D_0/D=0.2,h/D对p_0/ρgH的影响是相对的;由于空腔旋转流的气水界面具有"橡皮筋"特性,离心力导致壁面压强并向上游传递,因此,p_1/ρgH与(p_w-p_0)/ρgH之间为线性关系;随Fr_q^2的增大,p_1/ρgH线性减小,p_w/ρgH线性增大;在抽吸旋转流流态下,旋流洞内离心力压强与壁面压强的比值大于1,不同的旋流洞断面比值不同。