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针对泄槽底部掺气坎后的掺气浓度分布规律较为复杂、研究成果较少的问题,为了更清楚地探究泄槽底部掺气坎后上游直段、反弧段及下游直段水流掺气浓度分布规律,采用含有反弧段的泄槽进行模型试验研究。 试验结果表明:上游直段、反弧段及下游直段水流中不同水深处掺气浓度的沿程变化规律是不相同的;其他条件不变时,水流掺气浓度随掺气坎高度的增加而增大,随反弧段反弧半径的减小而减小;掺气坎高度和反弧半径对掺气设施的有效保护范围有一定的影响,适当提高掺气坎的高度和反弧段的半径对增大掺气设施的有效保护长度有利。
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水利水电科技进展,2014,34(5)摇 Tel:025 83786335摇 E鄄mail:jz@ hhu. edu. cn摇 http: / / kkb. hhu. edu. cn
第 34 卷第 5 期
Vol. 34 No. 5
水 利 水 电 科 技 进 展
Advances in Science and Technology of Water Resources
2014 年 9 月
Sep. 2014
基金项目:国家自然科学基金(51069002,51269005)
作者简介:马关博(1988—) ,男( 回族) ,云南昭通人,硕士研究生,主要从事工程水力学研究。 E鄄mail:49017900@ qq. com
通信作者:徐一民(1962—) ,男,云南昆明人,教授,博士,主要从事工程水力学研究。 E鄄mail: yiminxu@ sina. com
DOI:10. 3880 / j. issn. 1006 7647. 2014. 05. 003
泄槽底部掺气坎后水流掺气浓度分布模型试验
马关博, 徐一民,乔摇 梁,荣摇 岩
(昆明理工大学电力工程学院,云南 昆明摇 650500)
摘要:针对泄槽底部掺气坎后的掺气浓度分布规律较为复杂、研究成果较少的问题,为了更清楚地
探究泄槽底部掺气坎后上游直段、反弧段及下游直段水流掺气浓度分布规律,采用含有反弧段的泄
槽进行模型试验研究。 试验结果表明:上游直段、反弧段及下游直段水流中不同水深处掺气浓度的
沿程变化规律是不相同的;其他条件不变时,水流掺气浓度随掺气坎高度的增加而增大,随反弧段
反弧半径的减小而减小;掺气坎高度和反弧半径对掺气设施的有效保护范围有一定的影响,适当提
高掺气坎的高度和反弧段的半径对增大掺气设施的有效保护长度有利。
关键词:泄槽;掺气坎;反弧段;高速水流;空蚀;掺气浓度;高坝
中图分类号:TV131. 3
+
4摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 文章编号:1006 7647(2014)05 0012 05
Experimental study on the distribution of air concentration in flow after bottom aerator / / MA Guanbo, XU Yimin,
QIAO Liang, RONG Yan(Faculty of Electric Power Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming
650500, China)
Abstract: Setting an aerator on the chute contained ogee section is an important subject of cavitation erosion. The
distribution of air concentration in flow after bottom aerator still a challenge task and relevant research results are quite
limited. In order to explore the distribution of air concentration on straight section after aerator, ogee section, and straight
section after ogee section on chute, we use the chute with ogee section to set up an experiment. By doing it so, different
size of aerator with different radius of ogee section have been tested, measured rand analyzed. The overall experiment
results show that when other conditions remain unchanged, the air concentration in the flow increases with the increase of
aerator爷s height and decreases with the decrease of the anti鄄arc radius of the chute. According to the air concentration in
the flow, the length of protective segment of the chute may vary with aerator爷 s height and the radius of anti鄄arc of the
chute. To some extent, increasing aerator爷 s height and the anti鄄arc radius of the flow chute can prolong the length of
protective segment.
Key words: chute; aerator; ogee section; high鄄speed flow; cavitation erosion; air concentration; high dam
摇 摇 在高坝泄水建筑物中,高水头带来的高速下泄
水流是高坝泄水建筑物的关键水力学问题之一,而
高速水流在经过过流边壁的局部低压区或者负压区
时,容易发生对过流边壁的空蚀破坏,不但影响泄流
能力,甚至引起振动,导致泄水建筑物被不断侵蚀破
坏,且振动破坏的维修费用可能很高。 高速水流自
掺的空气往往难以扩散到底部或者边壁,工程上常
常采用掺气设施进行强迫掺气或者采用抗蚀能力较
强的材料,并同时严格控制过流壁面平整度,李建中
等
[1]
研究表明:高强度抗冲刷耐磨混凝土材料的选
择、配比、施工工艺以及过流面平整度的较好控制是
减小空蚀破坏的方法之一。 对于掺气设施而言,掺
气减蚀具有工艺简单、工程量小、减蚀效果明显的特
点,具有很高的实用性和经济价值,因此掺气减蚀的
研究一直是高速水力学研究的关键课题。
对于掺气减蚀 的机 理而 言, 蒋买 勇
[2]
研 究 表
明:当泄水建筑物近壁处掺气浓度 ( 体积分数,下
同)达 1郾 5% ~ 2郾 5% 时,高速水流过流面的空蚀破
坏程度显著减轻;当近壁处 掺气 浓度 达 7% ~ 8%
时,混凝土试件基本无空蚀现象。 杨永森等
[3]
认为
掺气槽过流的掺气存在两种机理,即水舌气水界面
紊动交换作用掺气和冲击射流的局部掺气两种。 不
管掺气机理如何,要有效地减免空蚀破坏必须使水
流达到一定的掺气浓度,泄水建筑物近壁处的掺气
·21·
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