小浪底导流洞中闸室施工修改体型研究

通过模型试验,对中闸室施工修改体型即预留凹槽方案进行了论证,认为该体型在运用中发生空化的可能性较大,不宜采用;原设计无凹槽体型方案,水流流态较好,水流空化数大于初生空化数,建议采用.对改建施工中需凿除部分,建议采用降低砼标号的方法来减小施工难度.     

泄水建筑物若干体型初生空化数的合理取值

 在泄水建筑物高速水流防空蚀水力设计中，通常用水流空化数与初生空化数对比，判别该部位(或体型)是否发生空化。关于体型的初生空化数，一般应通过减压试验确定，而在初步设计优选体型过程中，通常就需知其初生空化数。在前人研究成果基础上，通过综合分析，提出若干体型初生空化数，可供当工程不具备进 行减压试验情况下，设计和科研人员参考。     

凹槽中的旋涡及初生空化数的估算

本文阐述了凹槽中旋涡形成的力学机制；利用文献［1］中的结果建立了凹槽中旋涡的涡量平衡、能量平衡近似关系式；给出了旋涡初生空化数的表达式，它不仅和凹槽的宽深比有关，还和参数K1有关(K1为流道宽和槽深之比)；对不同的深宽比和K1值计算了凹槽中的旋涡参数和初生空化数，把计算的初生空化数和已有的实测凹槽旋涡初生空化数进行了对比，两者的值和变化趋势基本一致。     

表孔门槽的空化特性分析

表孔门槽与二维凹槽在水力特性上有很大的差异，这决定了它们在空化特性上也有所不同.由于流动形式和堰面曲率的影响，表孔水流往往在堰面上压力低、流速高；在门槽底部，由于压差的作用，槽内旋涡常常随绕流从下游角隅绕出槽外.堰面、涡心以及绕流区的交汇，使压力剧烈下降，极易在门槽下游边墙底部发生混合型空化，其初生空化数远大于水洞中二维凹槽的初生空化数，应在设计中引起重视。     

窄缝式表孔流态及水流空化数研究

高山峡谷高水头泄水建筑物的布置,需要考虑如何减免水流对河道的冲刷、倾砸岸坡及高速水流对建筑物的空化空蚀等问题.本文结合具有上述特点的某电站溢流表孔体型,选用窄缝式挑坎挑流,采用在直线段设置掺气设施的措施,较好地解决了工程问题,并对其流态及水流空化数进行了研究.试验表明,表孔体型设计合理,流态稳定,挑坎段可形成典型的窄缝流流态,并结合水流空化数对表孔的运行条件进行了优化.     

导流洞改建为孔板泄洪洞水力学问题研究

本文对导流洞改建为孔板泄洪洞时的孔板体型与阻力系数的关系、出口水流收缩系数的计算、泄流能力的计算、雷诺数对孔板初生空化数的影响、初生空化数与体型的关系等进行较深入的研究，提出了系统的计算公式和设计方法。文中提出的消涡环不仅抑制了孔板上游的角隅漩涡，并且还收到了增加阻力系数和结构强度的效果。     

台阶式溢洪道体型设计及掺气减蚀优化试验研究

根据三塘沟水库基本情况,建立水工模型试验得出原设计方案无法满足下泄流量要求,通过水工模型试验对其进口体型进行调整后可安全下泄设计流量,台阶起始端两侧通气孔掺气效果明显,第4级台阶开始掺气充分,原设计掺气位置设计合理,所有运行工况下,水流空化数最小值为0.29,故该工程不会发生空化空蚀破坏。体型修改方案和空化数的计算可为类型工程提供参考。     

猴子岩2#泄洪洞体型优化

根据国内外导流洞改建泄洪洞的经验,认为猴子岩2#泄洪洞适合采用洞塞式内消能工,通过对其进行模型试验研究,从泄洪洞的泄流量、洞塞内的压力和空化数几方面进行了比较研究,对2#泄洪洞的洞塞体型进行了优化.经过优化后的推荐体型消能效率高,水流特性好,同时也有很好的空化特性.     

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。     

高海拔地区气压环境对高速水流空化特性的影响

为定量评价高海拔地区的低气压环境对水流空化特性的影响程度,通过理论计算单气核临界压强在不同气压条件下的变化,分析单气核临界压强变化对初生空化数的影响程度,并进行不同海拔高程下水流空化数的敏感性分析。研究成果表明:低气压环境下,气核初生空化数和水流空化数均减小,但水流空化数减小的程度远远大于初生空化数减小的程度,其他条件相同的前提下,高海拔地区的高速水流空化空蚀风险增大。研究结论可为高海拔地区高速水流的空化空蚀设计和评价提供参考。     

门槽空化的特性分析及影响因素探讨

流经门槽的水流运动是一种复杂的水力学现象,门槽水流的空化会对闸门的正常运行造成严重影响。本文初步阐述了门槽空化的类型,发生的必要条件,门槽的水流结构及门槽中极易发生空化的部位。门槽的临界空化状态在研究空化现象时是很重要的,此时的水流空化数称为初生空化数;水流空化数大于初生空化数,将不会发生空化。本文总结了影响门槽初生空化有几何参数和物理参数两方面,并且详细介绍了几何参数中门槽的宽深比和错距比两个主要参数对门槽初生空化的影响情况。     

初生空化的模型数据应用到原型上的问题

初生空化数由韦伯数Ｗ和空泡相对膨胀速度Ｍ所组成。在分析了中，德联合对比试验数据的基础上，发现Ｗ和Ｍ的关系呈一条对数直线。由模型试验得到直线方程后，再根据原型的空化数决定韦伯数，从直线上求得Ｍ值，有了Ｗ和Ｍ，就可得原型的初生空化数，从而判断在原型水流中是否发生空化。     

基于水流空化数的高水头岔管的优化设计

以某大型水电站的岔管为例,通过试验与计算分析相结合的方法,分别对原方案、修改方案和优化方案岔管处的水力特性进行了分析,重点研究了该处在不同体型下的水流空化数。通过对不同方案的对比分析可以看出,经过方案的修改与优化,岔管处的水力特性满足了设计要求,从而保证了岔管在最不利工况下的安全运行。     

压力梯度区空化特性试验研究

选择二元反弧明流，对压力梯度变幅大、水流结构复杂的反弧段及其下游的水流进行了空化研究。结果表明，随紊流边界层的发展，下切点和水平段连结处，局部绕流速度增大，压力大幅降落，水流紊动加剧，边界层中心附近紊流强度和切应力均达最大，空化数最小，因而，是空化易发部位     

清河水库第二泄洪洞进口体型优化研究

泄洪洞进口体型对过流的水流流态具有一定的影响,因此对进口体型进行优化设计极为必要。文章以辽宁省清河水库第二泄洪洞为例,利用数值模拟的方法对进水口体型优化设计展开研究,通过对不同进口体型下的水流流态和门槽空化数的综合对比分析,建议选用矩形截面进口体型。     

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。     

明流隧洞工作门掺气设施的试验研究

在对某水电站放空洞工作闸门的常压及减压模型试验中，进行了工作闸门的体型比较；讨论了通风洞的进气量，明流洞坎下沿程水流的掺气浓度，掺气坎减免空蚀的保护长度；还探讨了门槽空化的特性以及工作闸门掺气设施的方案优化。     

空化形成机理和比尺效应

高速水流容易发生空化，为进一步研究空化的形成机理和影响因素。对空化形成机理和液体粘性、表面张力、气核状况等影响因素的最新研究成果进行了综合分析。水流空化试验中存在比尺效应，指出并建立了空化比尺效应的经验公式。对空化机理的研究还有待进一步深入。     

不同掺气孔径下水流空化特性试验研究

空化数反映了压力变化对水流空化特性的影响.该文基于浙江工业大学水力学实验室设计的直流式水洞,利用先进的量测设备对空化区中空化特性进行了试验研究.通过对不同流速不同掺气孔径下圆柱突体上下游空化数的对比分析,得出了不同掺气孔径下空化数的变化趋势有关的结论.该结论可供设计优化掺气设施时参考.     

桃林口水库底孔水流空化特性研究

通过对桃林口水库底孔水库的空化特性试验研究表明，无论高水位还是低水位泄流，短有压进口段及门槽部位均未产生空化水流，虽然明流段的最大流速达39．47m/s，但水流的空化仍仅属初生空化，可采用提高混凝土强度和控制过流面平整度的措施防止空蚀破坏。