掺气分流墩射流消力塘的研究

掺气分流墩射流消力塘是利用掺气分流墩充分掺气、扩散和消力塘的脉动压强随水垫深度增加迅速衰减的特性， 提出的一种新型的消力塘形式。通过试验研究， 得出了这种消力塘的体形参数、水流特性和消力塘的压强特性， 并提出了水力设计的方法。     

消力池上游增设消能工消能量的估算

本文提出了一种估算在消力池上游增设的消能设施(加宽尾墩、掺气分流墩、掺气坎、差动坎等)消能量的方法。本文可作为方案比较和消能设施体形尺寸优化的一项重要指标,定量地估算各种消能设施的消能量和效益,供设计和试验研究参考。     

桂花水电站掺气分流墩与消力池联合应用消能效果的研究

通过试验研究了桂花水电站拱坝掺气分流墩的体型、布置和水流流态,消力池和消力池中T型墩的体型和布置,掺气分流墩和消力池联合应用的水流流态和消能效果。试验表明,掺气分流墩与消力池联合应用明显改变了水流流态,具有显著的消能效果。     

桂花水电站掺气分流墩与消力池联合应用消能效果的研究

通过试验研究了桂花水电站拱坝掺气分流墩的体型、布置和水流流态,消力池和消力池中T型墩的体型和布置,掺气分流墩和消力池联合应用的水流流态和消能效果。试验表明,掺气分流墩与消力池联合应用明显改变了水流流态,具有显著的消能效果。     

掺气分流墩阶梯溢流坝面水力特性试验研究

对有掺气分流墩和无掺气分流墩的阶梯溢流坝面流场进行了对比试验研究。通过对压力、掺气浓度和消能效果等的分析和讨论，得出了掺气分流墩的增设将消除或降低阶梯凹角内和立面上的负压，显著增加了坝面水流的掺气量和掺气范围并提高了阶梯坝面消能率等重要结论。本研究为在大单宽流量下如何提高阶梯式溢流坝的消能率和防止空蚀破坏等方面进行了探索。     

柘林掺气分流墩原型观测试验研究

掺气分流墩是首次应用于柘林水电站的一种新型掺气消能减蚀(防冲)设施。通过原型观测试验研究和超过正常水位的运用检验表明:掺气分流墩掺气减蚀效果显著。本文介绍了这次原型观测的主要成果,对其特殊的局部水力现象,水流脉动和墩体振动特性,水流掺气雾化,以及掺气消能减蚀效果等进行了探讨。     

掺气分流墩设施水力特性的试验研究

掺气分流墩设施是设在陡坡急流中的大型分流墩。该分流墩将贴壁急流转变成为充分扩散、四面临空、剧烈紊动、充分掺气的水流。水舌在空中碰撞、混掺、碎烈、水滴化,大大增加了水流与空气的接触面。水流进入消力池时,入池单宽流量减小;消力池水流流态受下游水深控制,可以分为四种流态。该设施的最优收缩比范围为0.5~0.7。墩头脉动壁压满足重力相似,优势频率不满足重力相似且fr =1 ,墩头脉动壁压优势频率在 0.1~0.388Hz之间,远小于墩头自振频率。掺气分流墩属超空化体型,不会发生空蚀破坏。掺气分流墩设施的水舌掺气核心区长度仅为普通二元水舌核心区长度的 1/5~1/2,最小平均含水率仅为普通二元水舌的 14%,当S/h >20时,βsm 逐渐趋于0.1,已为水滴化状态。消力池掺气充分。当λ=0.5 时,消力池底板压强系数减少了约30%。与普通二元水舌消力池比较,水跃长度可缩短1/3,跃后水深可降低1/5,消能率提高了(6~16)%。     

掺气分流墩发展综述

掺气分流墩是国内首先提出并经工程实践证明的一种简单易行消能效果显著的消能工。本文对分流墩的发展现状、设计思想、主要特点、体型参数及存在问题进行了综述,提出了需要深入研究的课题。     

阶梯式消能工与掺气墩在工程中的联合运用

为使溢洪道具有较好的泄流条件,提高消能效率同时节省投资,提出了阶梯式溢洪道与掺气墩相结合的联合消能方式。以某水库溢洪道改造工程为例,对溢洪道的阶梯尺寸、掺气墩的结构及布置型式进行了探讨,最终泄槽段采用了1 m的阶梯形式与前倾30°的圆柱形掺气墩相结合的联合消能方式。试验结果表明,阶梯式消能工和掺气墩联合运用消能效果优异,水流条件明显改善。     

软基溢洪道陡槽的泄流消能问题研究

针对软基溢洪道陡槽内宽浅式高速水流存在的横向动量失稳及其对下游消能带来的问题，通过试验研究创造性地采用潜没式三角翼分流墩介入式干扰，实现了坡面水流横向动量的均匀分布，并据陡槽内掺气高速水流能量损失大的情况，采用斜坡式消能工，从而达到了泄流消能安全及泄槽体型优化的目的。     

陡坡收缩射流掺气特性的试验研究

宽尾墩是用于泄水建筑物上的一种新型消能工,在其下游形成侧向收缩纵向扩散的陡坡收缩射流。本文通过在室内活动陡槽上进行的模拟试验,研究了这种射流的掺气特性,指出:(1)这种收缩射流的上层是由激波交汇形成的喷洒流区,下层是水相连续的沿壁射流;(2)气水界面掺混符合自由紊动扩散原理,重力影响反应为界面掺气厚度的扩散率不同;(3)陡坡收缩射流本身消能率虽不高,但与下游消力塘(戽)或挑流鼻坎联合运用,将会明显增加消能效果。     

池式窄缝戽流消能计算方法研究

本文提出一种新型的综合性消能工，为池式掺气窄缝墩戽流消能，与常规的戽式消力池进行了比较。试验表明：池式掺气窄缝墩戽流消能极明显地提高了消能效果，文中给了出了戽内断面水深ｈ１，窄缝墩绕流阻力系数Ｃｄ以及下游界限水深ｈ１的计算公式，同时对下游河床的冲刷进行了分析，给出了冲坑长、冲坑深的经验公式。     

宽尾墩联合底流消能三维数值模拟

宽尾墩和消力池联合消能在水利枢纽工程中已经得到广泛应用,为了进一步研究其消能方式的水力特性,采用RNGκ-ε双方程紊流模型和VOF方法对某表孔泄洪闸的泄洪水流进行三维数值模拟,对宽尾墩表孔泄流能力、水流流态和流速、闸室内水面线、掺气情况等进行了研究,并结合物理模型试验结果对数值模拟结果进行了验证。结果表明,将宽尾墩应用于溢流坝,形成宽尾墩+消力池一体化消能设施,兼有宽尾墩和消力池底流消能的优点,联合消能效果良好。     

浅论掺气设施的消能作用

掺气减蚀设施不仅能有效地减缓空蚀和磨蚀的发生,而且具有一定的消能作用.结合某水电站溢洪道的模型试验研究,分析了溢洪道掺气减蚀工程措施的消能效果,并首次定量地计算了消能率.试验和计算结果表明,在高水头、大单宽流量溢洪道中每道掺气挑坎的消能水头为2～5 m,随着级数的增加消能水头逐渐增加.试验还表明,在满足掺气要求和水流流态平稳的条件下,尽可能多设置掺气设施不仅不会增加工程量,还可以降低泄槽因高速水流冲刷破坏的风险,而且有利于下游消能防冲设计的优化.     

科技动态

吉林省水利学会 本会和松辽委科研所于1984年11月14—17日在长春召开东北地区泄洪消能防冲学术讨论会,有55个单位81位代表参加,收到论文30篇,其中新型消能工方面的最多,其他有理论分析与计算、低佛氏数消能、竖井式消能工、阶梯护面消能等。会议期间还放映了龙羊峡曲面贴角鼻坎模型试验、丰满发电厂下游河道清碴试验、柘林掺气消能墩、白山施 期泄洪原型观测及210工程过冰等录相。会议上交流的成果既有中小型工程的,也有大型的;既有已建工程的实践经验,也有在建和计划中工程的试验研究成果。关于新型消能方面的设计、科研成果包括有:宽尾墩、分流墩、消能掺气墩、T型墩、曲面贴角鼻坎、窄缝以及筛网等,都有了新的进展。     

分流墩在武思江水库溢洪道上的试验研究

介绍武思江水库溢洪道采用分流墩挑流联合消能的试验研究成果 ,试验表明 :在开敞式溢洪道中采用分流墩辅助消能设施 ,能大大提高挑流消能的消能率 ,减轻下游河床及岸坡的冲淘刷 ,确保溢洪道的运行安全及下游岸坡的稳定。     

贵州大兴水利枢纽工程整体水工模型试验研究

通过大兴水工模型试验,对原设计方案的水流流态、流速分布、掺气情况及下游河道的流速、流态分布进行了试验研究与分析。通过设置宽尾墩对下游水流起到很好的消能防冲效果,优化了消能设施,验证了泄水建筑物的过流能力,为设计部门进一步优化枢纽布置提供了科学依据。     

台阶式溢洪道掺气消能效果试验研究

通过模型试验分析了台阶式溢洪道掺气对消能效果的影响。对比分析了无掺气坎、掺气坎高分别为20 cm和40 cm时的掺气效果和消能率。当掺气坎高时,水体掺气充分,水流涡旋剧烈,形成水汽两相流,水流下泄旋滚过程中势能转化成动能,在泄槽段可耗散较多能量。因此,设置掺气设施比不设置掺气设施消能效率大、消能效果好,有效地防止了空化空蚀现场的发生。     

挑坎+过渡阶梯的组合设施对一体化消能工的影响研究

为更清楚地认识前置掺气坎与过渡阶梯组合掺气设施对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化消能工的影响研究,该文对其空腔个数、掺气特性、时均压强和消能率进行了分析研究,得到了不同掺气坎角度对该消能工的影响规律,并与不设前置掺气坎但设置过渡阶梯及不设前置掺气坎和过渡阶梯的一体化消能工的影响规律进行了对比分析。研究表明:随着掺气角度增大,空腔个数增多,掺气也越充分,消能率也在增长,但差异不大;5种方案的掺气浓度、时均压强变化规律基本相似,但前4种方案在过渡台阶段掺气浓度呈下降趋势,未设掺气挑坎的方案四和方案五时均压强在桩号0+44.53 m处比较大,而设有挑坎体型的台阶段在0+44.53 m处均比较小;设有前置掺气坎的3种方案在第一台阶水平面无负压产生;5种方案均在第二台阶立面凸角上缘出现最大负压,其中方案五的最大负压最大,为-0.36kPa,方案三的最大负压最小,为-0.091 kpa,方案一的最大负压为-0.143 kpa,方案二的最大负压为-0.117 kpa,方案四的最大负压为-0.33 kpa。该组合掺气体型对类似工程提供了借鉴依据。     

开口式Y型宽尾墩的体型及消能效果

开口式Y型宽尾墩是在Y型宽尾墩的基础上提出的，是一种新型辅助消能工。依据水工水力学模型，对开口式Y型宽尾墩的体型及消能效果进行了试验。研究证明，该消能工除了具有Y型宽尾墩的水流特点外，还将墩后的无水区利用起来，通过开口形成一道挑射水流，在墩后不远处交汇并横向扩散、掺气入池。经过Y型墩的纵向、竖向拉开扩散，再加上墩后无水区挑射水舌的横向扩散，不仅提高了坝面消能率，而且还将由宽尾墩集中起来的入池能量的一部分分散开来，增大了池内消能效果，减轻了对下游河床的冲刷，同时降低了阐室水面线，加大了闸孔的泄流能力。