泄水建筑物摻氣設(shè)施水力特性研究.pdf

1、隨著壩工技術(shù)的發(fā)展及300m級(jí)高壩的建設(shè)，泄水建筑物的空化以及由于高水頭、大流量、深峽谷帶來的空蝕破壞問題日益突出。設(shè)置摻氣設(shè)施是一種有效的減蝕措施，一直是高速水流研究的熱點(diǎn)。論文在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，采用理論分析和物理模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)摻氣設(shè)施的水力特性進(jìn)行了研究，取得了下列成果： (1)提出綜合考慮水流水深、不同上下游底坡和來流流速脈動(dòng)影響的挑流水舌出射角計(jì)算公式，并在此基礎(chǔ)上建立了挑流水舌下緣的運(yùn)動(dòng)方程。與當(dāng)前廣泛應(yīng)用

2、的空腔長(zhǎng)度計(jì)算方法相比，本文提出的方法有更高的精度。得到了水舌沖擊點(diǎn)處的最大底板壓力隨水流佛氏數(shù)的增加而增加的認(rèn)識(shí)，建立了摻氣設(shè)施后空腔段至射流水舌沖擊點(diǎn)處壓力分布雙曲正切表示的函數(shù)關(guān)系。 (2)研究了系列模型和不同橫截面形狀的通氣管供氣系統(tǒng)局部阻力系數(shù)和風(fēng)速系數(shù)特征，結(jié)果表明，二者不但隨供氣系統(tǒng)體型的改變而改變，而且是供氣系統(tǒng)氣流雷諾數(shù)的函數(shù)；分析了空腔壓力分布特征，建立了綜合考慮摻氣設(shè)施幾何參數(shù)和水流參數(shù)的空腔負(fù)壓指數(shù)計(jì)算公

3、式。 (3)建立了綜合考慮表面張力、重力、空腔壓力影響和水流紊動(dòng)摻氣影響的水流臨界摻氣條件計(jì)算公式；提出綜合考慮水流脈動(dòng)流速、空腔負(fù)壓、空腔長(zhǎng)度和臨界摻氣條件的通氣量計(jì)算公式。 (4)研究了摻氣設(shè)施下游平均摻氣濃度和底部摻氣濃度分布規(guī)律，提出最小平均摻氣濃度與未摻氣水流佛氏數(shù)的函數(shù)表達(dá)式，建立了以C<,b>=5％、C<,b>=2％和C<,b>=1％做為臨界免蝕濃度時(shí)的摻氣設(shè)施保護(hù)長(zhǎng)度計(jì)算公式以及水舌沖擊區(qū)的逸氣率與水舌沖