發(fā)布時間：2020-11-18 05:09

　　 隨著摻氣減蝕設(shè)施在工程上的大量應(yīng)用,摻氣水流對空蝕破壞現(xiàn)象的防止及減弱效應(yīng)已得到普遍認(rèn)可。但是高速水流摻氣以后水體的紊動情況將變得更加復(fù)雜。水流的摻氣量在摻氣減蝕中是一個重要的因素,一方面它將直接影響摻氣減蝕的效果,另一方面摻氣量的多少也會對摻氣水流的水力特性產(chǎn)生影響。因此,研究摻氣量對摻氣水流的水力特性的影響情況就顯得尤為重要。本文主要通過水工模型試驗和理論分析,對陡槽設(shè)置底部摻氣坎,采用不同面積的通氣孔來研究摻氣量的變化對摻氣水流的水力特性影響,并與相同條件下無摻氣設(shè)施的水流自摻氣情況進(jìn)行對比分析,重點討論了摻氣量對水流脈動壓力特性的影響。得出主要結(jié)論如下:設(shè)置底部摻氣設(shè)施會造成摻氣坎后水面線隆起,隆起高度與摻氣坎的體型尺寸、陡槽坡度和來流條件密切相關(guān),對一定的來流及邊界條件應(yīng)合理選擇摻氣坎的體型尺寸。試驗表明設(shè)置摻氣坎后相同流量時,不同進(jìn)氣量強(qiáng)迫摻氣水流在摻氣水舌落點后下游段水流流速與自然摻氣條件下水流流速相差不大。但坎后沖擊點處時均壓強(qiáng)比自然摻氣條件下增大約1倍,脈動壓強(qiáng)的變異系數(shù)較自然摻氣條件下高若干倍,所以設(shè)置摻氣坎后對泄槽底板沖擊問題應(yīng)該引起重視。強(qiáng)迫摻氣后的水體脈動壓強(qiáng)的功率在頻域分布上更為均衡,不會出現(xiàn)明顯的優(yōu)勢頻率,只在15 Hz~45 Hz內(nèi)形成能量比較集中的峰群。同條件下,增大流量并不會造成水流水力特性沿程變化規(guī)律發(fā)生明顯的改變,但是隨著流量增大相同位置對應(yīng)的各水力要素值也隨之增大。強(qiáng)迫摻氣水流低頻率的渦體紊動組成了泄槽脈動壓強(qiáng)能量的大部分。沿程分布上沖擊區(qū)域的脈動壓強(qiáng)幅值及功率都是最大的,該區(qū)域脈動壓強(qiáng)概率密度分布呈現(xiàn)正偏特性,整個區(qū)域脈動壓強(qiáng)概率分布為高峰態(tài)。與側(cè)墻相比底板脈動壓強(qiáng)幅值要大,底板脈動壓強(qiáng)在頻域上的分布更為平均�？傮w來說,摻氣坎后沖擊區(qū)水流脈動強(qiáng)度最大,底板受到的水體紊動作用最強(qiáng),脈動壓強(qiáng)值時域及頻域上的分布更均衡。增大通氣孔面積可以提高水體摻氣量,摻氣量增大使水體膨脹,水面線升高。但水體摻氣量增加不會對流速及時均壓強(qiáng)造成明顯的影響。脈動壓強(qiáng)幅值及變化幅度在沖擊區(qū)表現(xiàn)出隨摻氣量增大而增大的趨勢,但是摻氣量增大不會對脈動壓強(qiáng)的概率密度分布造成影響,摻氣量越大對應(yīng)脈動壓強(qiáng)頻域分布越為平均。本文的結(jié)果為摻氣水流的水力特性研究作了很好的補(bǔ)充,對進(jìn)一步探究摻氣量對摻氣水流水力特征的影響提供了有益的參考價值。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV135.2
【部分圖文】：

士學(xué)位論文摻氣設(shè)施一般考慮在泄水建筑物的底板或者側(cè)墻位置進(jìn)有：氣槽是最早采用的一種摻氣設(shè)施，如圖 2-1 所示。其布置方式設(shè)置一個矩形槽。由于水流經(jīng)過空腔時具有較高的速度會對水流流態(tài)造成大的擾動，容易形成穩(wěn)定的空腔，摻氣摻氣槽通常不宜設(shè)置過大，否則會形成空腔積水導(dǎo)致失量較小，摻氣保護(hù)長度不長。摻氣槽較適用于坡降較大的

圖 2-1 摻氣水槽摻氣挑坎坎是工程應(yīng)用最為廣泛的摻氣設(shè)施之一，如圖 2-2 所示。江渡滑雪道及溢洪道、石頭河泄洪洞上段均設(shè)置了摻氣數(shù)由坎高 Δ 和挑角 θ 確定。其摻氣原理是通過改變水流脫離壁面，形成穩(wěn)定的空腔，達(dá)到摻氣的作用。摻氣坎由設(shè)施大，水體摻氣量也顯著增大，摻氣保護(hù)長度也比較長要結(jié)合摻氣槽為其進(jìn)行供氣，另外，由于水流的挑射會增響較大，而且如果是泄洪隧洞很可能造成洞頂余幅不足，跌落對底板也形成沖擊。當(dāng)泄水建筑物坡度較小時，很容，而使摻氣失效。故摻氣挑坎一般適用于坡度較大的明渠泄

圖 2-3 摻氣跌坎擴(kuò)突跌的不同于前三類摻氣設(shè)施，其摻氣型式不止從底板形也形成空腔。突擴(kuò)突跌一般可以形成全斷面的摻氣，摻摻氣減蝕的效果。但是，突擴(kuò)突跌下游會出現(xiàn)水翅，翅也會對泄水建筑物的過流能力提出更高要求。突擴(kuò)突擴(kuò)突跌一般設(shè)置于溢洪洞、泄水孔、輸水洞等隧洞他形式類摻氣設(shè)施還有眾多類型的摻氣設(shè)施，如摻氣挑坎跌、摻氣跌坎與槽組合、分流墩和各種異型坎等。不同同，適用于各種不同的特定條件。所以，針對不同的可以達(dá)到合理避免空蝕破壞的要求。蝕設(shè)施的水力參數(shù)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉超;李龍國;李乃穩(wěn);莊文化;劉慧芬;;突擴(kuò)突跌摻氣坎底空腔長度計算[J];四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版);2015年04期

2 魏柳;楊慶;戴光清;杜震宇;鐘建;;摻氣挑坎通氣量試驗研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版);2015年S1期

3 高學(xué)平;賈來飛;宋慧芳;崔光虎;;溢洪道摻氣坎槽后摻氣水流三維數(shù)值模擬研究[J];水力發(fā)電學(xué)報;2014年02期

4 耿冰冰;;泄水建筑物破壞及防治措施[J];黑龍江科學(xué);2014年04期

5 戴曉兵;李延農(nóng);;分散通氣式摻氣設(shè)施[J];水力發(fā)電;2013年11期

6 宋昉;吳建華;;門槽空化的特性分析及影響因素探討[J];水電站機(jī)電技術(shù);2012年06期

7 劉濤;王江安;宗思光;梁善永;張顯峰;;含氣量對激光空泡在剛性壁面空蝕的影響[J];強(qiáng)激光與粒子束;2012年11期

8 舒蘊(yùn)璟;徐一民;張繼肖;王堯;;泄槽反弧段通氣孔面積對空腔長度影響的試驗研究[J];工程建設(shè);2012年05期

9 沈春穎;徐一民;張濤;儲威威;;低弗勞德數(shù)下挑坎體型對摻氣的影響試驗[J];水利水電科技進(jìn)展;2012年02期

10 ;Hydraulic characteristics of converse curvature section and aerator in high-head and large discharge spillway tunnel[J];Science China(Technological Sciences);2011年S1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉昉;水流脈動壁壓特性及其相似律研究[D];天津大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王宏霄;全斷面摻氣水流的脈動壓力特性研究[D];昆明理工大學(xué);2017年

2 徐立洲;錦屏一級水電站泄洪洞摻氣特性研究[D];天津大學(xué);2016年

3 劉博靜;急流脈動壓力相似律及其特性研究[D];天津大學(xué);2014年

4 章環(huán)境;高水頭泄洪隧洞水力特性試驗及數(shù)值模擬研究[D];天津大學(xué);2014年

5 張婷;齒墩狀內(nèi)消能工的消能及壓力特性初探[D];太原理工大學(xué);2013年

6 覃昕慧;溢洪道摻氣水流的三維數(shù)值模擬[D];西安理工大學(xué);2010年

7 于野;溢洪道摻氣設(shè)施體型的優(yōu)化研究[D];大連理工大學(xué);2009年

8 薛瑞;泄洪洞反弧段流場氣泡運動特性的圖像測量與分析[D];西安理工大學(xué);2008年

9 馮永祥;二灘水電站泄洪洞側(cè)墻摻氣減蝕研究[D];天津大學(xué);2008年

10 駢迎春;臺階式溢洪道強(qiáng)迫摻氣水流水力特性的試驗研究[D];西安理工大學(xué);2007年

本文編號：2888354