掺气减蚀设施水力特性研究

【摘要】：本文对掺气减蚀的应用和发展进行了回顾,对各种体型的掺气减蚀设施进行了总结。基于某大型水电工程放空洞的模型试验,对挑坎跌坎联合方式掺气减蚀设施的水力特性进行了较为系统地研究,主要内容和研究成果如下: 1.结合工程经验,通过初步计算,确定物理模型的规模和掺气设施的布置位置。主要包括明流隧洞内的水面线和流速沿程变化过程,按照设计规范要求选定掺气设施的布置位置。然后按照一定的比尺将原型物理量换算到模型,预测模型中的流速、雷诺数、韦伯数等是否满足制作掺气减蚀物理模型的必须条件,据此选定合适的模型比尺为1:30。 2.比较各种掺气减蚀设施的水力特性,寻求适合大流量、低佛汝德数,小底坡的明流泄水隧洞的掺气设施。根据实际工程特点,设计几种掺气设施体型,通过模型试验验证,确定挑坎跌坎联合形式为合适的掺气设施体型。 3.掺气空腔内积水,将严重影响水流掺气。通过改变掺气设施下游的局部底坡,用以避免空腔积水和排除积水,又尽量的增加掺气空腔的长度。文中还计算了经过掺气设施的射流对底板的入水角以及射流对底板的冲击压力等等。 4.确定掺气设施掺气量的最重要的因素是空腔长度,所以计算掺气空腔的长度是一个非常重要的问题。本文通过试验数据拟合了空腔长度计算的经验公式,又应用物理模型推导了空腔长度的理论计算公式,包括:依据抛射体理论的抛体公式;取射流下缘流体微团进行微元分析的计算公式。并对公式中的有关物理量进行了修正,使之符合实际的流体运动规律。最后将这些