阻塞式旋流泄洪洞空腔环流的能量特性

旋流泄洪洞内的空腔环流既不同于常规有压流,也不同于明流,因此采用理论分析和模型试验相结合的方法,建立了空腔环流断面的能量积分表达式,并对具有较好抗空化特性的阻塞式旋流泄洪洞内空腔旋流的能量特性进行了研究。结果表明:建立的空腔旋流能量方程利用相关水力特性进行计算的结果符合洞内的能量变化和转化规律,随着阻塞面积收缩比的增大,空腔环流的压强势能所占比例明显增加,动能所占比例减小,与阻塞收缩比增大时壁面压强增大、流速减小的规律一致;在水平洞起始段,切向动能大于轴向动能的部位延长,在阻塞面积收缩比m=0.49时,约增长至5倍洞径长处;增加阻塞,对竖井段的能量损失影响很小,但能较大提升水平旋流洞段的消能率。

阻塞式旋流泄洪洞的泄量特性分析

本文采用模型试验和理论分析相结合的方法，对阻塞式旋流泄洪洞的泄流规律和影响因素进行了分析。结果表明：泄流规律与旋流洞流态密切相关，进口和竖井非淹没时为堰流泄流，淹没时为有压孔流泄流；进口淹没时泄流量受起旋器喉口和阻塞孔口共同影响，且两个断面处均为有压孔流泄流规律：起旋器喉口流量系数与喉口前水头损失和喉口断面压强有关，且后者为主要影响因素；阻塞孔口流量系数与阻塞前水头损失、以及阻塞导致的相对空腔半径、旋流角和相对壁面压强的旋流特性变化有关；起旋器喉口流量系数在阻塞面积收缩比m=0.56时约为0．4，m≤0.18时介于0．55—0．65；阻塞孔口流量系数在m=0．56时接近0．5，m≤0．18时介于0．25—0．32：给出了起旋器喉口断面面积设计计算表达式。