泄洪洞反弧末端掺气减蚀研究

对高水头、大单宽流量、低佛氏数、小底坡长明流泄洪洞，在反弧段末端采用常规的掺气坎往往难以取得理想的掺气效果，同时，反弧段下游边墙易出现空蚀破坏。本文在大比尺模型试验的基础上，提出了竖向、纵向及横向三维均连续变化的新型掺气坎，并对比分析了掺气坎三维体型的变化对掺气特性的影响。试验表明，空间三维连续变动的V型坎能使挑射水流形成连续变化的空腔长度，较二维掺气坎在上述特点的泄洪洞中能形成稳定的空腔形态、减小空腔回水并提高挟气量。试验同时表明，泄洪洞反弧末端掺气坎后空腔段水流动水压强小、水流空化数低，容易出现空化；同时，反弧段下游水流表面自掺气尚不够充分，底部强迫掺气尚未充分扩散，致使反弧段下游附近边墙存在较大范围的掺气盲区，从而容易导致反弧段下游边墙的空蚀破坏。     

盘石头水库泄洪洞的掺气减蚀研究

盘石头水库是正在进行规划设计的一座大型综合性水利枢纽工程，其泄洪（导流）洞流量大、流速高，且结构体型复杂。在综合防蚀减措施设计中，掺气减蚀是一种经济又可靠的措施。     

泄洪洞台阶底面消能减蚀研究

通过新疆甘工程表孔泄洪洞水工常压及减压试验的观测研究，论证了在高流速泄洪洞底面应用台阶减速消能的可行性，探讨了台阶的空化特性，并提出了合理的掺气设施体形。     

南水水库泄洪洞消能防冲试验研究

在模型试验的基础上，针对南水水库泄洪洞泄流量大、落差大和下游河床狭窄的特点，在泄洪洞原设计挑流消能工左右边墙各加一块贴角体做成异型鼻坎，解决了下游挑流水舌冲击对岸山体的问题；此外，模型还进行了原有旧泄洪洞和新建泄洪洞下游局部动床试验。     

泄洪洞侧墙的人工强迫掺气减蚀研究

采用常见的底部掺气设施时,反弧段下游附近边墙仍存在较大范围的掺气盲区,从而反弧段下游边墙容易产生空蚀破坏。利用反弧段上游掺气坎空腔进行人工强迫通气的试验表明,增加反弧段前掺气坎的掺气能力,虽能一定程度减小反弧段下游边墙的清水区范围,但难以将其完全消除。反弧段下游边墙清水区直接强迫通气的试验表明,通过边墙通气孔进入水流的气体扩散范围很小,且由于沿边墙高度各点动水压力不一样,很难保障沿边墙高度掺气的均匀性;同时,强迫通气所需的动力设备功率很大。因此,在实际工程中采用人工强迫通气减免反弧段下游侧墙的空蚀难度很大。     

二滩水电站泄洪洞侧墙掺气减蚀研究与实践

二滩水电站是中国在二十世纪建成的最大水电站,电站设有2条龙抬头式泄洪洞,单洞最大泄洪流量为3 800 m3/S,设计最大流速为45 m/s.1#泄洪洞在采用常规的掺气设施后,虽然有效地减免了反弧段本身及反弧段下游底板的空蚀破坏,但反弧段下游侧墙仍出现了空蚀破坏.通过大比尺的模型试验,研究了多种掺气减蚀方法,提出了解决高流速、大流量泄洪洞侧墙掺气减蚀方案.2005年,利用研究成果,采用反弧末端上游侧墙突缩(侧墙贴角)加凸型跌坎的三维掺气坎方案,对二滩1#泄洪洞2#掺气坎体型进行了改造.随后的水力学原型观测表明,2#掺气坎区域水流掺气浓度增加,底板和侧墙脉动压力和空化噪声测值平稳,且在合理范围之内.通过连续2个汛期的运行试验和现场检查,改造后的2#掺气坎体型结构完好,下游未发现明显的空化气蚀现象,成功地解决了侧墙空蚀问题.     

溪洛渡水电站大型泄洪洞龙落尾掺气减蚀设计优化研究

溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾段沿程水流流速增加,压强和空化数沿程降低,相应带来空蚀破坏问题。为了达到较好的掺气减蚀效果,采用物理模型试验研究方法,对龙落尾段底板挑坎+突跌及侧墙收缩体型进行了研究,研究了底板掺气空腔与侧墙掺气空腔之间的相互关系。在确定底板掺气体型下,对侧墙掺气进行了详细研究,以保障掺气设施下游侧良好的水流流态和稳定的掺气空腔形态,对底板和侧墙起到保护作用。     

锦屏一级水电站消能防冲设计

根据锦屏一级水电站的地形、地质条件,通过数值计算及水工模型试验,并参照相关工程经验,对锦屏一级水电站消能防冲进行设计。     

先进水库泄洪洞消能防冲设计

先进水库是以灌溉为主,兼顾防洪、养鱼及抗旱水源储备的一个小(I)型水库,多年来在农田灌溉和养殖等方面发挥了重要作用,固需重新修建泄洪洞,通过计算,得出消力池的池深、池长、首端和末端宽度以及海漫长度,为下一阶段的结构设计提供依据。     

龙抬头式泄洪洞反弧末端边墙掺气减蚀设施的研究

高水头龙抬头式明流泄洪洞发生空蚀的部位一般位于反弧末端下游边墙及底板上,因此研究该部位的掺气减蚀设施具有十分重要的应用价值。结合二滩水电站1号泄洪洞,研究了反弧段边墙掺气问题,基于掺气挑坎设计中应遵循的基本原则,提出了一种新型的斜侧收缩式掺气挑坎体形,并分析了影响侧收缩掺气挑坎挟气量及挑坎下游水流流态的因素。     

泄洪洞台阶底面消能减蚀研究

通过新疆某工程表孔泄洪洞水工常压及减压试验的观测研究 ,论证了在高流速泄洪洞底面应用台阶减速消能的可行性 ,探讨了台阶的空化特性 ,并提出了合理的掺气设施体形     

泄洪洞反弧段上游掺气坎对反弧段下游侧墙的减蚀作用

通过对龙抬头明流泄洪洞反弧末端下游易蚀原因的总结分析,指出在设计掺气坎时应重视反弧段下游附近边墙的掺气防护。通过大比尺模型试验,对能否通过增加反弧段上游掺气坎的掺气能力达到对反弧段下游侧墙的减蚀目的的问题进行了研究,试验表明:增加反弧段前掺气坎的掺气能力,虽然能在一定程度上改善反弧段下游边墙的掺气效果,并减小边墙清水区范围,但反弧段前掺气坎的掺气能力即使较大时,也难以完全消除边墙清水区,该措施难以可靠地解决反弧段下游边墙的空蚀问题。     

锦屏一级水电站泄洪消能关键技术研究

锦屏一级水电站泄洪功率较大,泄洪消能问题十分突出,为此展开了大量物理模型试验。试验结果表明:通过宽尾墩和窄缝技术对表、深孔体型进行优化,可实现"表、深孔分层出流,空中无碰撞,水垫塘消能"的消能模式;同时,泄洪洞出口采用"燕尾坎"体型,可减轻出口挑流对边坡造成的破坏。原型观测的结果也证实,所采用的泄洪消能措施达到了满意的效果,且模型与原型成果之间存在着较好的相似性。     

黄田水电站消能防冲试验研究

拟建黄田水电站位于广东省河源市东江干流河段上,消能防冲问题是保证工程稳定运行的前提.通过整体物理模型消能防冲试验,改进了设计消能方案,并提出在通航期间闸门开启的优化调度方案,供工程设计时参考.     

苗家坝水电站溢洪洞掺气设施的试验研究

针对溢洪洞掺气槽的位置、体型以及渐变段的体型进行了5个大方案的试验研究和论证分析,提出的推荐方案具有流态好、便于施工、空腔水舌稳定、掺气槽内无积水及掺气浓度较大等优点,解决了溢洪洞的掺气问题,满足了设计要求.     

空蚀冲击波模式下气泡尺寸在掺气减蚀中的作用

根据纵波在气液两相流（泡状流）中传播时的衰减规律,从理论上详细探讨了水中单个小气泡、气泡群对压力冲击波衰减所起的作用。结果表明小气泡的尺寸或气泡群的最大概率尺寸是减缓压力波强度的关键因素。给出了减缓已知频率的空化压力冲击波的最有效气泡半径（最大概率半径）的计算公式,对应各种不同的气泡尺寸（最大概率尺寸）压力衰减程度的计算公式。这有助于从微观上深入理解掺气减蚀的机理以及认识掺气减蚀的保护作用。     

龙抬头泄洪洞反弧段空化空蚀研究综述

根据国内外大量的工程实例,在前人研究的基础上,系统总结了龙抬头泄洪洞反弧段空化特性和空蚀成因,分析了反弧段掺气减蚀和抗蚀体型的现有成果.体型优化和掺气设施研究,数值试验具有花费少、适应能力强、提供的流场资料详细、便利方案选择等优点.     

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。     

明流泄洪洞掺气减蚀设施优化试验研究

通过水工常压模型试验，对高水头、大单宽流量、小底坡龙抬头式明流泄洪洞掺气坎进行了系统的试验研究及优化试验，提出了一种新型的V形掺气挑坎。该掺气坎的空腔长度沿水流的横断面方向是连续变化的，射流挑距两边长、中间短，尽管最小空腔的长度可能已小于临界值，但由于最大空腔长度仍远大于临界值，在其作用下，便可使回流退去，空腔恢复，保证一定的通气量。这对类似工程掺气设施的合理设计有十分重要的参考意义。     

渐扩式泄洪洞出口水流模拟及空化 特性预测研究

为了获得泄洪洞出口段在高速水流情况下的水流特征,分析空化及其对结构可能存在的空蚀破坏影响,本文采用了VOF（Volume Of Fluid）方法,并结合Realizable k-ε紊流模型,对泄洪洞水流进行了三维数值计算。计算获得了压强、流速及水深的三维分布参数,并将部分计算结果与设计值验证,吻合较好。通过引入自定义函数方式计算了整个流场的空化数,获得了泄洪情况下泄洪洞高速水流空化数分布规律及易发生空化空蚀的区域。