公伯峽水平旋流泄洪洞原型觀測與反演模型試驗水力特性對比分析研究.pdf

1、公伯峽水電站右岸旋流洞是國內(nèi)第一個泄流量達1000m3/s、水頭超過100m、由導(dǎo)流洞改建并已建成的水平旋流內(nèi)消能泄洪洞,其成功運用為解決高壩建設(shè)中泄水建筑物的高速水流問題與導(dǎo)流洞改建的技術(shù)與經(jīng)濟問題提供了典型的工程實例。盡管國內(nèi)外許多學(xué)者對旋流式內(nèi)消能工進行過大量的研究,且公伯峽水平旋流泄洪洞通過了原型觀測試驗,但考慮到其今后的推廣應(yīng)用,本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金和公伯峽水平旋流泄洪洞反演模型試驗任務(wù),通過原、模型試驗成果對比和理論分析

2、的方法,揭示了水平旋流泄洪洞的水力特性及變化規(guī)律,并探討了模型的縮尺效應(yīng)。庫水位約為2002.00m是堰流向淹沒流轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)折點,原、模型泄流量基本一致。原、模型進口段及起旋室內(nèi)相應(yīng)測點的壓力變化規(guī)律相同；受旋流洞環(huán)流空腔內(nèi)氣體負壓值差異的影響,原、模型豎井段環(huán)狀空腔長度不同,因此豎井段相應(yīng)測點的壓力變化規(guī)律差異較大；各測點的優(yōu)勢頻率均屬低頻。環(huán)形通氣孔通風(fēng)量與泄流量、模型比尺、射流沖擊速度,環(huán)狀空腔長度等有關(guān),并擬合出了通風(fēng)量隨相對空腔

3、長度的變化公式；起旋室通氣井通風(fēng)系由旋流洞內(nèi)表面軸向水流“挾帶”空氣而致空腔內(nèi)氣體壓強減小進入,模型存在縮尺效應(yīng)。豎井和旋流洞內(nèi)水流摻氣效果良好；環(huán)形摻氣坎通氣孔通風(fēng)量越大,斷面越接近豎井環(huán)狀空腔,其近壁面摻氣越多,并對摻氣濃度沿高程的遞減做了公式擬合；旋流洞內(nèi)環(huán)流空腔越靠近壁面,且壁面水層越薄,摻氣越多。豎井各斷面中心區(qū)的水流流速大于近壁面的；旋流洞內(nèi)切向流速沿程減小,且沿徑向的分布曲線逐漸坦化,軸向流速沿程逐漸增大,然后具有一定的保