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。     

三峡水利枢纽泄水建筑物体型水力学研究

综述了二十余年来对三峡工程泄水建筑物体型所进行的试验研究工作，包括溢流表孔堰面曲线选择，事故门槽和工作门槽布置，以及深孔有压段体型，明槽段抛物线溢流面型式，陡槽方案，突扩跌坎式掺气设施，跌坎掺气设施等。通过对溢流表孔的试验研究，推荐了适宜的溢流堰面曲线和门槽体型及布置，并对与水流流向非正交的门槽体型及两道门槽的相互影响进行了探索，对于泄洪深孔体型的研究，探明了影响有压段空化特性及泄流能力的主要因素，指数了抛物线溢流面存在的主要问题，提出了槽布置方案，探索了突扩跌坎式掺气设施对于三峡泄深孔的适宜性及存在的空化薄弱环节，推荐了已在工程中得到了广泛应用的跌坎掺气设施，并针对三峡工程泄洪深孔研究提出了合适的跌坎掺气布置型式。     

三峡工程表孔体型空化试验研究

根据三峡工程溢流坝表孔设计体型,通过减压试验 ,研究了体型的空化特性。成果表明：WES曲线坝面为免空蚀体型; 挑流鼻坎虽有弱空化现象,但空蚀的可能性不大;工作门槽体现为蒸汽型空化特征,其强度 随工作水头增大而加剧。对两道门槽进行局部体型修改后,两者的空化特性均有明显的改善 。要达到完全免除空化之目的,有待进一步优化。     

三峡导流底孔超标准运用下空化特性试验

三峡水利枢纽泄洪坝段共设22个导流底孔，采用长有压管与明流段出口相结合的形式。经模型试验表明，在库水位140-165m范围，底孔有压段存在初生态空化，明流段存在初生阶段及其以下强度的空化。根据类似工程经验，这些部位不会发生空蚀破坏，抬高水头运用不会危及建筑物安全。但考虑到三峡工程的重要性，可在运用前对相应底孔挑流鼻坎作局部抗蚀处理。     

坝体泄洪深孔明槽段体型研究

通过对三峡泄洪深孔明槽段体型试验研究,比较了明槽段不同抛物线型的压力特性和空化特性,并提出了明槽段陡槽方案。研究结果表明:陡槽方案较之抛物线方案,压力特性和水流空化特性有显著改善。陡槽方案是免空化的,而抛物线方案较难达到免除空化;并且陡槽方案对有压段压力及空化特性,以及泄流能力均没有影响。因此,对于高速水流条件下的明 槽段体型,陡槽方案是一种较为适宜的布置形式     

坝体泄洪深孔明槽段体型研究

通过对三峡泄洪深孔明槽段体型试验研究 ,比较了明槽段不同抛物线型的压力特性和空化特性 ,并提出了明槽段陡槽方案。研究结果表明 :陡槽方案较之抛物线方案 ,压力特性和水流空化特性有显著改善。陡槽方案是免空化的 ,而抛物线方案较难达到免除空化 ;并且陡槽方案对有压段压力及空化特性 ,以及泄流能力均没有影响。因此 ,对于高速水流条件下的明槽段体型 ,陡槽方案是一种较为适宜的布置形式。     

三河口水利枢纽放空泄洪底孔体型优化研究

三河口水利枢纽放空泄洪底孔泄洪时最大工作水头为94.7 m,出口最大流速约40 m/s.鉴于工程运行中存在的水头高、流速大、事故门槽和工作门槽结构相对复杂等特点,为解决高速水流下的空化空蚀问题及高水头弧门止水问题,对放空泄洪底孔体型进行了研究和优化,采用的突扩突跌掺气体型和偏心铰弧门满足闸门止水和掺气减蚀要求.经水工模...     

清江隔河岩枢纽泄洪深孔选型试验研究

总结了隔河岩枢纽深孔体型优化的研究过程, 比较了平底型和下弯型两大类共7个体型的试验研究结果 设计采用了下弯型体型深孔并施工完建。经多年泄洪考验, 证明该体型深孔水力特性良好。     

三峡工程泄洪深孔陡槽方案试验研究

 通过对三峡工程泄洪深孔陡槽方案的流态、泄流能力、压力分布等物理量的测量，对其压力特性和空化特性进行了分析。结果表明，其泄流能力能满足设计要求，明槽段压力有显著提高，上游水位175m时的最小空化数亦达到0.28。陡槽方案对提高明槽段的压力及空化数，效果明显。     

桥巩船闸工作阀门抑制空化措施与原型试验

桥巩水电站船闸等级为Ⅳ级,输水系统型式为闸底长廊道侧支孔出水,明沟消能。输水系统工作阀门采用平板门,其工作水头超过国内已建船闸,阀门空化问题非常复杂。通过原型试验,对阀门廊道体型和布置进行了优化,采用小门槽型式,解决门槽空化问题;缩小阀门下游面板与门楣的间隙,实现门楣自然通气;结合“阀门后底突扩＋顶突扩”的新型廊道体型,改善了阀门底缘水流流态,有效地抑制了阀门底缘的空化。首次提出了可以实现自然通气的台阶状跌坎布置型式。跌坎通气后形成的掺气水流,不仅覆盖了跌坎空化溃灭区域,抑制了跌坎空化;而且还延伸至升坎区域,对突扩廊道底板及升坎亦能起到一定的保护作用。     

积石峡水电站中孔泄洪洞工作闸门门槽体形研究

 对于闸后为无压明流的平板工作闸门门槽,其水力特性与处在压力段内的事故闸门门槽相差较大。借助于数值计算的帮助,通过对积石峡水电站中孔泄洪洞工作闸门门槽体形试验研究,包括对原设计方案在内的6个方案的水力特性的比较,最后确定第三组修改方案,即加大门槽错距,扩大其下游棱角的弧半径及平缓后接坡度的优化方案,效果是比较好的。     

多级孔板消能在大梁水库放水洞中的研究应用

大梁水库放水洞初步设计采用９级孔板消能，经水工模型试验证实，１５５ｍ水头可消减１３０ｍ，消减水头占总水头的８４％以上，消能效果显著，文中主要内容是孔板消能机理、布置原则、影响因素及设计试验成果，孔板消能设计中的关键问题是：（１）孔板孔口水头损失系数的选择，影响水头损失系数的因素有雷诺数Ｒｅ，孔径比ｄ／Ｄ，孔板间距及孔板形状等；（２）要求水流空化数大于初生空化数，以避免孔板产生空蚀、空化现象。     

米兰河山口导流兼泄洪洞掺气减蚀设施设计

米兰河山口工程泄水建筑物由导流兼泄洪洞、台阶式溢洪道组成,依次布置于左岸河床。导流兼泄洪洞采用有压短管进水口,孔口尺寸为3.5m ＆#215;3.5m,出口采用底流消能,消力池长70m、宽15m。根据单体水工模型试验成果,采取挑坎与通气槽组合型式的掺气体型,能较好地解决水流空蚀问题。     

东风水电站中孔弧形工作闸门的设计研究

在研究国内外高水头闸门资料的基础上 ,根据东风水电站双曲薄拱坝的结构布置特点 ,中孔弧形工作闸门采取了伸缩式止水型式。通过对门体结构、门槽体型及止水装置的设计和试验研究 ,较好地解决了东风水电站中孔弧形工作闸门的振动、门槽空蚀及止水问题 ,为高水头泄水道闸门的选型设计积累了经验     

故县水库泄洪底孔的体型设计

本文介绍了高水头混凝土坝泄洪底孔的体型选择及试验研究，选定了斜坡式体型布置，通过空穴特性分析，为保证运行安全，对水流空穴数小于０．３的部位，除严格控制体型和平整度外，文中提出采用两道通气减蚀措施，经通气减蚀试验，确定了通气措施的各项参数，该底孔已建成运行，经初期运行，未见异常。     

高水头附环闸门水力特性及闸门启闭力试验研究

结合某水电站泄洪中孔在140 m水头条件下的附环闸门,采用模型试验的方法对其相关水力特性,包括流速达40 m/s量级的门槽区水流空化特性、附环闸门启闭过程中的门槽区水力变化特性、门后通气设施的掺气效果、闸门启闭力等进行研究。实验中测量了门槽段的时均压力分布、脉动压力与能谱以及附环事故闸门后通气管风速等。结果表明:附环闸门不会造成水流空化现象,且错台高度控制在0.02 m设计范围内其安全性能有保障;在闸门闭门过程中,闸门连接杆先承受拉力后承受压力,可据此选择相应的闸门启闭力容量。     

Orifice plate cavitation mechanism and its influencing factors

The orifice plate energy dissipater is an economic and highly efficient dissipater.However,there is a risk of cavitaion around the orifice plate flow.In order to provide references for engineering practice,we examined the cavitation mechanism around the orifice plate and its influencing factors by utilizing mathematical analysis methods to analyze the flow conditions around the orifice plate in view of gas bubble dynamics.Through the research presented in this paper,the following can be observed:The critical radius and the critical pressure of the gas nucleus in orifice plate flow increase with its initial state parameter τ0;the development speed of bubbles stabilizes at a certain value after experiencing a peak value and a small valley value;and the orifice plate cavitation is closely related to the distribution of the gas nucleus in flow.For computing the orifice plate cavitation number,we ought to take into account the effects of pressure fluctuation.The development time of the gas nucleus from the initial radius to the critical radius is about10-7-10-5 s;therefore,the gas nucleus has sufficient time to develop into bubbles in the negative half-cycle of flow fluctuation.The orifice critical cavitation number is closely related to the orifice plate size,and especially closely related with the ratio of the orifice plate radius to the tunnel radius.The approximate formula for the critical cavitation number of the square orifice plate that only considers the main influencing factor was obtained by model experiments.     

Cavitation bubbles collapse characteristics behind a convex body

Cavitation bubbles behind a convex body were experimentally studied by a high speed camera and a hydrophone synchronously. The experiments were conducted in a circulating water tunnel with five various contraction ratios： β = 0.497, β= 0.6, β= 0.697, β= 0.751, and β= 0.799. The distributions of the cavitation bubble collapse positions behind the five different convex bodies were obtained by combining the images taken by the high speed camera. According to the collapse positions, it was found that no cavitation bubble was collapsed in the region near the wall until the ratio of the water head loss over the convex body height was larger than 20, which can be used to predict if the cavitation damage would occur in the tunnel with orifice energy dissipaters.     

拉西瓦水电站泄洪底孔事故闸门及门槽设计

拉西瓦水电站泄洪底孔4m×9m-132m事故闸门属于目前中国高水头门型。门槽水力学比较复杂,采取何种措施以防止闸门振动、保证闸门和门槽运行安全,具有广泛的代表性。通过对该闸门门型的选择、闸门和门槽的结构特点、数值分析、水力学和振动试验、三维有限元计算等方面的介绍,可为此类型闸门设计提供参考。