前置突扩突跌掺气设施曲线阶梯水流掺气特性数值计算

采用Realizable k-ε紊流模型和水气两相流Mixture模型对不同流量下前置突扩突跌掺气设施曲线阶梯连接段水流进行了数值模拟,得到了连接段边墙、底板及水流内部掺气量分布规律。结果表明:突扩突跌掺气设施形成的掺气空腔长度和形态与试验结果吻合,测点处掺气量的计算值大于试验值,但计算值与试验值随流量增大而增大的变化规律基本一致;在单宽流量大于28 m^(2)/s时,水流通过突扩突跌掺气设施后均能形成稳定的侧空腔和底空腔;在流经阶梯段过程中,掺气作用逐渐从四周向内部发展,最后形成均匀的掺气水流;连接段突扩突跌掺气设施和阶梯的联合作用能够有效地提高水流在底板和边墙处的掺气量;在单宽流量为54 m^(2)/s时,连接段末端掺气均匀水流的掺气量高达20%。通过设置前置突扩突跌掺气设施,能有效提高大单宽流量阶梯水流掺气量,降低泄洪建筑物产生空蚀破坏的风险。

高水头冲沙放空洞边墙空蚀破坏原因探讨

有压接无压突扩突跌掺气设施掺气效果关系到工程泄洪安全。结合工程实例,通过模型试验对突扩突跌掺气水流流态、掺气空腔形态、壁面压力分布及水流空化特性等水力特性进行测试与分析。研究表明,高速水流突扩后冲击渐扩边墙起点附近,水流反射脱离壁面后引起局部压力条件恶化,同时,该处掺气空腔长度不足,边壁掺气浓度偏小,没有很好起到掺气减蚀作用,从而导致边墙空化空蚀发生。研究成果可为工程成功修复提供重要参考。