浅谈下天吉水库溢洪道抗空蚀设计

在高水头泄水建筑物工程设计中，高速水流下的抗空蚀设计是水工设计中的一个十分重要的内容。本文根据空蚀产生的机理、防空蚀的一般措施，结合下天吉水库工程溢洪道设计及水工模型试验，从工程布置、建筑物体型设计、平整度控制、材料选择等方面，论述下天吉水库溢洪道抗空蚀的设计，供大家探讨。     

利用萨彦舒申斯克水电站导流泄水孔受损资料评估空蚀强度

利用萨彦舒申斯克水电站施工导流泄水建筑物的空蚀资料，对其空蚀破坏强度进行评价，发现掺气对在除近底面外的部位空蚀强度降低约９０％～９８％。     

混凝土抗空蚀性能的研究

在过水建筑物设计中,空蚀问题是亟待解决的问题之一。混凝土空蚀在许多工程都发生过,40多个坝的空蚀破坏资料证明,空蚀多发生于不平整边界,和进水口、闸门槽、消力墩等过水边界突变处,而且破坏程度不一,即使是在类似的运行条件下,空蚀程度也相差悬殊。由此说明不同的材料有着不同的抗空蚀能力,同时也说明边界条件不同,材料抗空蚀破坏能力也不同。我们对空蚀力学的研究是非常不够的,目前尚不能根据空穴破裂冲击力的大小来选择材料,只是选择抗空蚀能力高的材料用于过水建筑物,或修复已遭空蚀破坏的建筑物。     

泄水建筑物反弧曲线的合理形式

系统总结了水电工程泄水建筑物反弧抗空蚀体型研究的现有成果，从理论上分析了抗空蚀反弧曲线应是一条曲率处处连续的曲线，提出了抗空蚀反弧曲线的新形式，并给出了计算实例。该反弧曲线能够显式表达，形式简单，便于推广应用。     

泄水建抗空蚀体型的合理形式研究

系统总结了水电工程泄水建筑物反弧抗空蚀体型研究的现有成果，从理论上分析了抗空蚀反弧曲线应是一条曲率处处连续的曲线，提出了抗卒蚀反弧曲线的新形式，并给出了计算实例。该反弧曲线能够显式表达，形式简单，便于推广应用。     

小浪底工程明流洞气减蚀设计研究

小浪底枢纽明流洞水头高、流速大，存在空蚀的可能性。为了减免空蚀对建筑物的危害，根据类似工程的经验，结合小浪底工程明流洞的具体情况，采用了掺气减蚀措施。设计过程中对掺气坎的形式、布置、保护长度等进行了充分的论证，取得了很好的效果     

小浪底工程明流洞掺气减蚀设计研究

小浪底枢纽明流洞水头高、流速大，存在空蚀的可能性。为了减免空蚀对建筑物的危害，根据类拟工程的经验，结合小浪底工程明流洞的具体情况，采用了掺气减蚀措施。设计过程中对掺气坎的形式、布置、保护长度等进行了充分的论证，取得了很好的效果。     

弹性边界附近空化泡迁移和周期特性试验研究

抗空蚀材料的应用极大提高了泄水建筑物的过流性能和使用寿命,是减轻空蚀破坏最有效途径之一.针对目前关于弹性材料抗空蚀特性的机理研究尚有欠缺的问题,为了研究弹性材料如何减免空蚀破坏并探索潜在的弹性抗空蚀材料,着眼于细观层面的空化泡和弹性材料相互作用,通过低压直流放电诱发空化泡试验,研究了拉伸弹性模量范围和压缩弹性模量范围分...     

加拿大美国混凝土泄水建筑物抗空蚀：磨冲材料的研究

水利水电工程中泄水建筑物混凝土表面往往在水流急、涡旋度大的条件下,因空蚀和磨冲而严重损坏和破坏,从而缩短了建筑物的寿命,有时甚至会导致发电设施长时间停止运转,造成很大的经济损失。泄水建筑物因空蚀和磨冲而破坏程度与暴     

公伯峡水电站左岸溢洪道泄槽防空蚀设计优化

为了提高公伯峡水电站左岸溢洪道泄槽抗空蚀设计的可靠性、安全余度和减少施工难度，在分析国内外高速水流泄洪建筑物运行实例的基础上，结合公伯峡工程实际，通过水力学模型实验验证，优化设计采用了增加掺气设施。保证高速水流底部充分掺气，从而防止了泄洪建筑物的空蚀破坏。这一措施不仅简单、易行，还可节约工程投资、增大工程安全度和可靠性。     

汽蚀对离心泵性能影响的实验研究

离心泵长时间运转后,会出现危害严重的汽蚀现象,造成泵性能下降,严重时影响泵的效率、寿命,甚至造成离心泵内部部件损坏。文章通过改变进口压力的方法对单泵、双泵并联、双泵串联等工况下汽蚀对离心泵性能影响进行实验研究。结果表明:当进口压力小于输送液体的饱和蒸汽压时,液体开始发生气化并伴随气泡产生,表明泵内发生汽蚀;汽蚀初期离心泵的效率开始下降,但表现不明显;随着汽蚀不断增大至严重汽蚀区时,Q 1~η曲线出现陡坡,效率出现明显下降并伴随嗡响。实验证明采用提高泵的进口压力等措施可适当减小汽蚀对泵性能的不利影响。     

三维异形掺气坎体形压力及空化特性研究

采用数值模拟的方法,对明流泄洪洞典型三维异型掺气坎(U型、V型和凸型掺气坎)进行了模拟,分析研究得出,V型坎和凸型坎与U型坎特性相比,压力具有一定的相似性,体形结构具有更好的连续性;不同掺气坎体形的最小压力分布均发生在坎末端,其主要原因是受空腔压力特性的影响,压力出现过渡特性,该区为空化敏感区。采用压力场与变密度方程相结合的紊流数值模拟,给出了三维异型掺气坎的空化发生和发展的范围;受空腔压力特性的影响,空化初生均发生在掺气坎末端,与其压力特性一致,每个掺气坎凹型部位是空化发生的敏感区。     

关于水泵气蚀现象的初步探讨

本文分析了水泵气蚀现象产生的原因，水泵气蚀现象的危害，并提出了防止和减轻汽蚀的几点意见，建议正确计算确定水泵安装高程；要有良好的进水条件及对水泵叶轮表面进时行喷涂处理等。     

LES NUMERICAL SIMULATION OF CAVITATION BUBBLE SHEDDING ON ALE 25 AND ALE 15 HYDROFOILS

A cavitation calculation scheme is developed and applied to ALE 15 and ALE 25 hydrofoils, based on the Bubble Two-phase Flow (BTF) cavity model with a Large Eddy Simulation (LES) methodology. The Navier-Stokes equations including cavitation bubble clusters are solved through the finite-volume approach with a time-marching scheme. Simulations are carried out in a 3-D field with a hydrofoil ALE 15 or ALE 25 at an angle of attack of 8° and cavitation number σ = 2.3 with a 2 × 10⁶, meshing system. With the time-marching, the cavitation bubble gradually grows to a steady lump shape and then produces an irregular small bubble behind the main cavitation bubble, finally shedding from the leading edge of the cloud cavitation structure. The calculated results including velocity field and pressure field are consistent with experiment data at the same Reynolds number and cavitation number. The vortex and reverse flow are observed on the hydrofoil surface.     

论水泵的汽蚀问题与防止措施

论述了水泵的汽蚀现象、汽蚀发生部位、汽蚀破坏的机理及防止汽蚀破坏的水泵制造工艺措施、工程规划设计理论和管理措施,并通过两个工程实列说明工程设计中如何采取措施防止汽蚀破坏。     

水流掺气设施布置型式的研究总结与展望

泄水建筑物在高速水流的作用下常发生空蚀破坏,通常工程中采用掺气减蚀措施来达到对水工建筑物保护的目的。为了总结不同的水流掺气布置型式在高水头大流量的泄流建筑物中的可利用性和重要性,以及各自的主要特点及优缺点,综述了不同型式的掺气措施的结构、原理和工程应用;并对在不同的水力条件下掺气设施布置型式的优化选择及掺气设施布置型式的相关研究进行了总结与展望。     

Numerical analyses of ventilated cavitation over a 2-D NACA0015 hydrofoil using two turbulence modeling methods

The present paper studies the ventilated cavitation over a NACA0015 hydrofoil by numerical methods. The corresponding cavity evolutions are obtained at three ventilation rates by using the level set method. To depict the complicated turbulent flow structure, the filter-based density corrected model(FBDCM) and the modified partially-averaged Navier-Stokes(MPANS) model are applied in the present numerical analyses. It is indicated that the predicted results of the cavitation shedding dynamics by both turbulence models agree fairly well with the experimental data. It is also noted that the shedding frequency and the super cavity length predicted by the MPANS method are closer to the experiment data as compared to that predicted by the FBDCM model. The simulation results show that in the ventilated cavitation, the vapor cavity and the air cavity have the same shedding frequency. As the ventilated rate increases, the vapor cavity is depressed rapidly. The cavitation-vortex interaction in the ventilated cavitation is studied based on the vorticity transport equation(VTE) and the Lagrangian coherent structure(LCS). Those results demonstrate that the vortex dilatation and baroclinic torque terms are highly dependent on the evolution of the cavitation. In addition, from the LCSs and the tracer particles in the flow field, one may see the process from the attached cavity to the cloud cavity.     

Occurrence of hydrodynamic cavitation

In this paper, the conditions under which cavitation (or liquid film rupture) can or cannot occur in thin layers of moving liquid are derived for three typical cases. At the same time, expressions depending on geometrical and movement parameters, where cavitation might start, are given. The results are obtained using simple engineering terms, which can be used in cases whether it is necessary to avoid cavitation or to induce it.     

INFLUENCE OF FILLING WATER ON AIR CONCENTRATION

The filling water inside the cavity below an aerator occurs for the flow of low Froude number or the small bottom slope of a spillway.The aerator may cease to protect against cavitation damages,and may even act as a generator of cavitation if it is fully filled by water.The experiments were conducted to investigate the influences of the geometric parameters,and then the filling water on the air concentration.The results show that the filling water,or the net cavity length,is closely related to the plunging ...     

三峡大坝泄水建筑物水力学原型观测与分析

三峡大坝泄水建筑物具有下泄流量大(102 500 m3/s)、泄洪落差大(97.3 m)、孔口数量多(22个表孔和23个深孔)、运行水头高(90 m)、库水位变幅大(135～180 m)等特点,其泄洪运行备受关注。采用现场原型观测手段,2003年以来历时十余年,系统观测了深孔135 m、156 m、172 m和表孔162 m、172 m特征库水位泄洪消能水动力特性,重点考察了水流流态、动水压强、水流流速、水流空化噪声、通气风速、水流掺气浓度、坝下冲刷等参数,获得了宝贵的原型系列观测数据,并与模型试验成果对比分析补充完善。观测显示,泄水建筑物过流面虽有初生空化信号但未见空蚀和泥沙磨损破坏,坝下消能区冲坑最深点高程20.8 m,折算其上游坡比1∶6,表明三峡大坝泄水建筑物布置总体是成功的。