多级孔板空化与脉动壁压特性

本文结合小浪底四级孔板泄洪洞和碧口二级孔板泄洪洞,研究了多级孔板的空化与脉动特性,对多级孔板的水流空化数和初生空化数随孔径比的变化关系进行了详细地探讨。得到了随着孔径比的增加,孔板的消能率降低而孔板抗空化能力提高的结论。同时,对多级孔板空化前后的脉动荷载分布、脉动压力随孔径比的变化关系进行了讨论,某些成果已被工程设计单位采用。     

浅论多级孔板消能问题

本文论述了孔板的消能机理、能量损失等消能特性。并通过试验分析找出了影响多级孔板消能各项因素与孔板消能系数之间的关系,为龙抬头泄洪洞选用多级孔板消能设计提供了依据。     

孔板泄洪洞初生空化数的估计

本文通过解析方法得到了孔板泄洪洞中最小压力系数Ｃｐｍｉｎ的表达式；给出了计及压力脉动及水中含气量影响的初生空化数的半径验关系式；对孔径与管径比为０．６９时在不同管径及流速条件下的计算结果与已有文献的实验结果进行了比较，它们吻合良好。     

多级孔板消能系数问题探讨

本文论述了高速水流,经过多级孔板孔口发生突然收缩与扩散,消杀巨大能量的消能机理。消能效果可用消能系数K来表示。通过试验找到了影响孔板消能的因素主要有:反映流动状态的雷诺数、孔板孔口与管道直径比(即孔径比)、孔板之间距离即扩散室长度、孔板锐缘形状、孔板级数以及不同孔径比不同形状孔板的组合及排列顺序等。文中着重分析了以上诸因素与无量纲消能系数之间的关系,并指出:管道中水流若处于充分紊流状态,便可忽略雷诺数对K的影响;孔径比为0.7左右为佳;孔板间距取决于水流恢复长度;孔板锐缘以刀口朝上半径小者消能率高;不同级数、不同形状和孔径比的孔板,排列组合顺序不同时对K值有影响。     

对多级孔板泄洪洞结构振动的研究

(一) 概述黄河小浪底水库泄洪洞采用多级孔板布置方案,在洞内每隔一定间距设置一个孔板环以缩窄过水断面,使水流经过孔板环时发生突然收缩和突然扩散,消杀高速     

有压泄洪洞多级孔板消能室的紊流特性试验研究

在水电工程中,将有压泄洪洞设置多级孔板逐级消能,可以有效地降低内水压力、控制平均流速、降低工程造价。但是设置孔板后,在一定范围内水流现象复杂,紊动强烈,能否在大型工程上采用尚存在一定的疑虑。为了解此种水流运动的内部结构及对洞壁的影响,我们采用二维激光测速仪对孔板之间的管段内流速脉动情况进行了测试     

大梁水库放水洞多级孔板消能工孔板布置的设计与试验

针对大梁水库放水洞多级孔板消能问题，分析了多级孔板消能中孔径比，上游水位及出口面积对水流空化数的影响。在此基础上给出了多级孔板布置的设计方法并在大梁水库放水洞试验中进行了应用。实践表明，该方法能给出较为合理而实用的布置方案。     

实施通气管阀门改造改善排沙孔空化特性

主要介绍了2003年三峡左岸电厂排沙孔135m水位动水试验情况，针对试验中的水力空化问题，提出了排沙孔通气管电动阀技改方案并予以实施。2004年汛前再次进行动水试验验证了技改效果，排沙孔运行中的水力空化特性有了显著改善。     

小浪底工程1号孔板泄洪洞水流空化原型试验研究

在库水位为210.18～210.28 m之间时,对小浪底水利枢纽工程1号孔板泄洪洞泄洪情况下多级孔板水流空化特性进行了原型试验。对弧形工作闸门在连续开启过程中各级孔板水流噪声的频谱分析发现,闸门孔口相对开度e/a为0.9时,第二级和第三级孔板处水流噪声声压级突然增加10 dB以上,表明开始出现空化水流,相应三级孔板的水流空化数分别为5.85、5.65和5.03,该结果与考虑缩尺影响修正后的模型试验研究结果基本一致。     

泄洪洞两级孔板宣泄含沙水流消能及空化特性的原型试验研究

本文给出了碧口水电站排沙洞两级孔板消能效果及空化特性的研究成果。原型观测表明,两级消能孔板总的水头损失达原水头的30-45％,其消能效果是显著的,浑水时消能孔板初生空化数的量级接近于4.0。在孔板设计时,需认真考虑由于设置孔板引起的水流空化问题。试验说明,与清水相比,水流挟沙后对消能和防止空化是有利的。     

孔板水流压强脉动特性

孔板水流经过孔板时突缩突扩,流线变化剧烈,引起流速脉动并导致压强脉动.孔板水流压强脉动是由孔板的特殊体形决定的,其有两个高峰,一个在孔板稍前位置,另一个在孔板后水流再附点附近,后一个高峰脉动幅值要大于前一个高峰.孔板水流脉动在负半周期的时间远大于气核发育成气泡的时间,因此孔板水流压强脉动对空化有不可忽视的影响,在计算孔板空化数时应考虑水流脉动的影响.     

小浪底工程2号孔板泄洪洞孔板段压力特性原型观测

为了充分论证小浪底水利枢纽工程2号孔板泄洪洞的可靠性，对其在上游库水位247.9m左右及100m级工作水头下的孔板段压力特性进行了原型观测分析。原型观测与模型试验和理论分析结果的对比研究，加深了对孔板泄洪洞消能机理及运行特性的认识，为孔板洞在更高库水位下运行提供了参考依据。     

龙羊峡底孔突扩掺气体型的空化特性

龙羊峡底孔泄水道是龙羊峡工程最低一层泄洪设施，特点是采用突扩跌坎掺气体型，工程运用中产生了较严重的冲蚀破坏，为此进行了减压模型试验。试验着重对其空化特性进行了测试、分析，并对实际中产生冲蚀破坏的原因进行了探析，多方面的不利因素（高流速、突扩跌坎体型掺气的不充足、施工的种种不平整度）同时存在，引起冲蚀破坏。     

砂浆孔板洞临界空化荷载的实验测量及数值计算

本文介绍了一套用于测量空化荷载的自制仪器；给出了与砂浆孔板洞初生空蚀相应的临界空花荷载的测量结果；根据空泡动力方程；利用格尔莫方法数值模拟了与实验条件相应的空泡运动过程，并将计算的临界空化荷载与实验结果进行了比较。     

孔板泄洪洞脉动压力特性浅析

通过量测多级孔板泄洪洞点脉动压力的沿程分布，论证了脉动压力振幅概率分布的正态性和最大振幅取值范围。由于最大脉动压力可达孔口流速水头１．２倍，最大脉动压力强度系数高达３０％，因此在研究孔板洞空化问题时必须考虑脉动压力。     

三峡电站排沙孔工作门区及通气管道空化特性研究

针对三峡电站排沙孔工作门区及通气管道设计体型,通过减压模型试验研究了通气孔分流对高流速有压泄水段空化特性的影响。成果表明:在通气孔节制阀全开时,通气孔底部出口区会产生强烈的蒸汽型空化,而节制阀区无蒸汽型空化发生;在通气孔节制阀半开或全关时,上述两部位的空化强度大大降低,基本上无空蚀破坏的危险性。为保证高流速有压泄水建筑物安全可靠的运行,工程上要避免该部位出现分流设计。     

构皮滩水电站泄洪中孔体型空化特性试验研究

 构皮滩水电站泄洪中孔出口布置型式分平底式和上弯式两类,其最大运行水头 95.36 m ,事故检修门采用倾向上游的斜门槽,门槽区域流速超过30m/s。由减压模型试验成果知,上弯式中孔门槽区蒸汽型空化强度未超过初生阶段,其体型基本上为免空蚀体型;平底式泄洪中孔门槽区域空化严重,蒸汽型空化达发展阶段,通过体型优化方案比较,采取减小有压段出口面积或扩大有压段断面尺寸的措施都可有效解决上述问题。因此泄洪建筑物有压段内布置斜门槽时,应控制门槽断面平均流速不宜过大,否则其会较直门槽更易产生危害性较大的空化。     

有压泄洪洞内多级孔板消能的试验研究

多级孔板是用于有压泄洪洞的一种新型消能措施。为了论证其消能效果和水流特性,特进行了单条洞体的水工模型试验。本文对多级孔板的消能效果、水流特性和空化、空蚀问题等试验成果进行分析研究后提出:(1)在有压泄洪洞内采用多级孔板消能,效果显著。若设五级孔板,其水头损失总和约占总水头损失的93%。(2)一般情况下,孔板消能系数K值随孔径比d/D的减小而增大,随距径比L/D的增大而增大,在充分紊流区,K值和需诺数无关。(3)孔板段最高流速在洞中心附近约为断面平均流速的3倍。(4)孔板段脉动压力幅值随库水位升高而增加。(5)孔板的空化和空蚀问题是多级孔板消能方案的关键问题之一。减小泄洪洞出口断面、抬高下游尾水位或加大孔板的孔径比,均可有效地调整洞内压强,提高水流空化数,避免最末一级孔板发生空化。但由此会相应地减小泄洪洞泄流能力或降低孔板的消能效果,所以在利用多级孔板进行消能设计时,需要权衡利弊,进行适当处理。