低氣壓環(huán)境下泄水建筑物空化空蝕風險增大,環(huán)境氣壓對摻氣減蝕效果的影響程度是高海拔地區(qū)高壩水力設計時需重點關注的問題。采用CFD數值仿真方法,建立跌坎和挑坎兩種不同體型的摻氣設施模型,分析不同環(huán)境氣壓下的摻氣設施的空腔長度,研究環(huán)境氣壓對高速水流摻氣效果的影響。結果表明,環(huán)境氣壓越低,高速水流摻氣空腔長度越小,摻氣效果越弱,高海拔地區(qū)高速水流防蝕設計應合理考慮環(huán)境氣壓的影響程度。 

【文章來源】：水電能源科學. 2020,38(07)北大核心

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【部分圖文】：

某水電站中表孔摻氣坎細部放大圖（高程單位：m)

圖1 某水電站中表孔摻氣坎細部放大圖（高程單位：m)計算標準大氣壓101kPa及低環(huán)境氣壓91、81、71、61、51、41、31kPa共八種不同環(huán)境氣壓工況下，跌坎案例的空腔長度值，見表1。由表1可知，環(huán)境氣壓越低，跌坎空腔長度越小，環(huán)境氣壓每降低10kPa對跌坎空腔長度的影響程度在0.39%～4.12%范圍變動，變動范圍較大是由于不同環(huán)境氣壓下跌坎處的水流存在紊動，且空腔邊界不規(guī)則，對空腔長度的測量產生一定影響，但空腔長度隨環(huán)境氣壓的變化趨勢較明顯。

由1.8m挑坎空腔長度計算結果（圖3）可知，環(huán)境氣壓越低，挑坎空腔長度越小，環(huán)境氣壓每降低10kPa對挑坎空腔長度的影響程度在0.74%～4.08%范圍變動。通過擬合趨勢線得到環(huán)境氣壓對1.8m挑坎空腔長度的影響程度為2.67%，即環(huán)境氣壓每降低10kPa,1.8m挑坎空腔長度減小2.67%。擬合方程為y=46.27{1-[(101 325-x）/10 000]×2.67%}，相關系數為0.991 8。由0.6m挑坎空腔長度計算結果（圖4）可知，環(huán)境氣壓越低，挑坎空腔長度越小，環(huán)境氣壓每降低10kPa對挑坎空腔長度的影響程度在0.29%～9.43%范圍變動。通過擬合趨勢線得到環(huán)境氣壓對0.6m挑坎空腔長度的影響程度為2.94%，即環(huán)境氣壓每降低10kPa，挑坎空腔長度減小2.94%。擬合方程為y=11.95{1-[(101 325-x）/10 000]×2.94%}，相關系數為0.957 4。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高海拔地區(qū)氣壓環(huán)境對高速水流空化特性的影響[J]. 龐博慧.  長江科學院院報. 2019(01)
[2]環(huán)境氣壓對水體中氣核分布的影響[J]. 龐博慧,張陸陳,盧吉,遲福東.  水電能源科學. 2018(09)
[3]高海拔地區(qū)氣壓環(huán)境對高速水流水舌挑距的影響[J]. 龐博慧,馬洪琪.  水力發(fā)電學報. 2018(02)
[4]環(huán)境氣壓降低對水體表面張力系數的影響[J]. 王余杰,張陸陳,駱少澤.  科學技術與工程. 2017(36)
[5]摻氣折流器對側空腔和底空腔長度的影響[J]. 聶孟喜,吳廣鎬,王曉明.  水利學報. 2002(05)
[6]水中空氣含量對旋渦空化的影響[J]. 彭曉星,王力,潘森森.  水動力學研究與進展. 1989(04)
[7]泄洪洞反弧段下游空化特性分析[J]. 胡明龍.  水利學報. 1983(03)



本文編號：3282327