前置掺气坎式阶梯溢洪道体型布置优化试验研究

对光滑溢洪道、阶梯溢洪道和前置掺气坎式阶梯溢洪道水力特性进行了对比研究.针对阶梯式溢洪道工作水头很高,单宽流量超过50 m3/s的工程中尚没有成功应用实例的难题,提出采用前置掺气坎式阶梯溢洪道即能保持阶梯溢洪道的较大消能率,又能通过控制掺气浓度保护台阶表面避免发生空蚀破坏,较好的解决了溢洪道体型优化和下游消能防冲问题.对前置掺气坎式阶梯溢洪道水力特性、消能特性、掺气效果、抗空蚀特性进行分析和研究,成果表明,通过掺气坎和台阶的体型优化,各级流量的消能率均达到70%左右,尽管台阶后负压达-2.3 kPa量级,实测溢洪道台阶竖直面后的掺气浓度沿程分布均大于5%,与传统阶梯式溢洪道相比,抗空蚀性能明显提高,与光滑溢洪道相比,消能率提高2～4倍,消能效果良好.     

前置掺气坎式阶梯溢洪道体型特点及工程应用试验研究

为了避免阶梯溢洪道中前几级阶梯表面发生空蚀破坏,将掺气坎应用到阶梯溢洪道体型设计中,形成前置掺气坎式阶梯溢洪道。这既能充分利用阶梯增加沿程消能的优点,又能扩宽阶梯溢洪道的应用范围。工程模型试验成果表明,通过掺气坎和阶梯的体型优化,各级流量的消能率均达到70%左右。1:40物理模型试验上实测溢洪道阶梯竖直面后的掺气浓度沿程分布均大于5%。研究表明这种新型阶梯溢洪道掺气量与掺气浓度易于控制,底部掺气充分,抗空蚀性能优越,消能率高,可以在高水头、大单宽流量溢洪道中推广应用。     

高水头泄水建筑物侧墙掺气减蚀特性研究

工程中通常采用强迫掺气减蚀措施,防止泄水建筑物在高速水流作用下发生空蚀破坏,但在保护过流面底板的同时,忽视了对其侧墙的保护。为了减免位于高流速区域和低压区域侧墙发生空化空蚀,消除侧墙清水区,采用理论分析和物理模型试验研究方法,对龙抬头明流泄洪洞下游边墙掺气减蚀进行了研究,提出了在反弧末端加折流器（突扩）和突跌掺气方式。结果表明,采用突扩和突跌的掺气方式后,侧墙水流的出射角增大,侧空腔畅通,并直接和底空腔相连,有助于掺气坎后水舌的全断面的掺气,对侧墙和底板皆起到了很好的保护作用。     

国外泄水建筑物掺气减蚀研究

泄槽掺气设施是目前较为通用的工程减蚀措施,前人对其掺气机理与布置形式进行了大量的研究工作,其中,国外的工作侧重于机理研究,主要探讨空化空蚀的发生、水流的掺气过程及气体的逸出过程等,而国内的工作则紧密结合工程实际,重点研究掺气浓度的减蚀效果及掺气设施的布置方式。对国外相关研究工作进行了系统的回顾,希望能够在理论及实践上对我国高坝泄洪的掺气减蚀问题提供一定的借鉴。     

宽尾墩后局部边墙对掺气效果的影响

为了解决X型宽尾墩后台阶面的掺气问题,本文提出了在宽尾墩后设置局部边墙这一新的掺气设施,采用模型试验对比研究了有无局部边墙情况下阶梯面的流态、压强、掺气效果等特性。结果表明,无局部边墙时,水流出宽尾墩后在阶梯面向两侧扩散,封堵了掺气通道,极易发生空蚀破坏;设置局部边墙后,水流出宽尾墩后由于受到边墙的约束,能形成稳定的掺气空腔,掺气充分,可有效减免台阶面的空蚀破坏。宽尾墩后局部边墙结构简单,易于施工,掺气效果好,可有效解决同类工程的掺气减蚀问题。     

掺气泡对空泡影响的高速摄影分析

为解决高速水流空化产生的空蚀破坏, 常在低压区或易发生空蚀部位上游设置掺气设施强迫 掺气, 而高速水流掺气减蚀的机理涉及空泡动力学问题.通过在直流式水洞中用高速摄影技术对半 圆柱突体的空化特性进行观察分析, 测量了半圆柱突体后空化区不同直径掺气孔及掺气体积分数 下压力和空化数的变化.揭示了半圆柱突体后空化云的形态、随流运动的演变情况, 不同直径掺气 泡对空化云及空泡和掺气泡相互作用的影响.试验结果表明在流速v =11 .67 m/ s , 掺气量分别为 0 .6 , 0 .8 , 1 .0 m3/h 的情况下, 高10 mm , 底部直径为6 mm 的半圆柱突体后2 mm 掺气孔的空化数 会达到最大值, 并且最佳掺气孔径会随掺气体积分数的增加而减小.     

临界免蚀掺气浓度（C_k）的计算公式

基于水流掺气后对空化数影响的分析，推导出临界免蚀掺气浓度（Ｃｋ）的计　算公式，并利用乌江渡原型掺气减蚀试验观测资料进行了验证。计算结果表明，由该式预测临界免蚀掺气浓度是合理可行的。     

掺气挑坎通气量试验研究(研究生论坛）

为了避免高速水流对过流面的空蚀影响,国内外高水头泄水建筑物多采用强迫掺气设施,同时必须保证掺气空腔内有足够的通气量。通过模型试验,从水力参数方面研究了掺气挑坎通气量的影响因素。试验结果表明,影响通气量的原因主要分为两方面：一方面为水体本身容纳气体能力,主要由水深决定;另一方面为水流从底空腔中吸纳空气的能力,主要由挑坎流速和底空腔长度决定。分析得出：水深较小时,水体本身所能容纳的通气量对掺气起主导作用;水深较大时,挑流水舌能从空腔中吸纳的通气量对掺气起主导作用。分析试验结果,综合考虑水体自身的容纳空气能力和底部临空面卷气能力两方面原因,提出了掺气挑坎通风量的经验计算公式,可作为泄水建筑物掺气挑坎理论计算参考公式。     

掺气分流墩墩头的动水压强特性研究

对掺气分流墩墩头的动水压强特性进行了试验研究 ,以求了解墩头的抗空蚀性能及动水压强特性 .试验结果得出 :时均压强P/Pmax沿墩高和时均压强系数Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头轴线与来流有夹角时Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头壁压脉动压强特性以及探讨了柘林掺气分流墩 (墩头的θ =75°)的安全使用范围 ;在墩后充分供气时 ,墩头的空化特性 .     

掺气分流墩与消力池联合应用消能机理分析与试验验证

采用附加射流水跃理论对掺气分流墩与消力池联合应用的消能机理进行了分析,并通过模型试验对理论分析及消能效率进行了验证.结果表明,采用掺气分流墩设施,可增进消力池的消能作用,并取得显著的经济效益,达到附加射流水跃理论所预期的效果.     

表面技术在水力机械抗汽蚀防护中的应用

汽蚀是水力机械使用和维护中普遍存在的主要问题之一．从防护角度出发,阐述了堆焊技术、表面粘涂技术、热喷涂技术、渗铝和渗氮及热处理、电镀、激光表面强化等技术在水力机械过流部件抗汽蚀防护方面的应用．表面工程技术的应用,能更有效地减缓水力机械的汽蚀危害,进而延长其使用寿命,提高运行可靠性,减少经济损失．     

Experimental study on pressure and aeration characteristics in stepped chute flows

The free flow on the step surfaces has received much attention for its representative body type,flow structure,water-air two phase flow,cavitation,and many complex issues.The experiments about the time-averaged pressure and aeration concentration distribution on the step surface show that the vertical plane of steps will inevitably experience negative pressure,which must rely on adequate aeration concentration to avoid cavitation damage.However,the self-aerated flow at the head section has a relatively low aeration concentration,and the concentration of the entire steps decreases with the increasing of weir head,the minimum appears in the vicinity of the corner,and the location is close to the minimum pressure.Thus,it is necessary to set aerator in the upstream end of the step surfaces to avoid cavitation damage.     

Effect of total phosphorous pollution on cavitation pressure characteristics of working water used in turbines

Many experiments have proven that with increasing silt and gas(out-of-phase media)content in water,the cavitation characteristics change and the cavitation pressure increases.Currently,many large reservoirs in China are polluted by total phosphorus(TP)and other chemical contaminants because of the use of phosphate fertilizer runoff from agriculture.However,research regarding how chemical pollutants(in the form of out-of-phase media)affect the cavitation pressure characteristics of water is sparse.In this paper,the Goupitan Hydropower Station,the largest hydropower reservoir on the Wujiang River,which is heavily polluted by TP,is taken as an example to evaluate the effects of chemical pollution on water cavitation pressure characteristics.In this study,the cavitation pressure characteristics of polluted and clean water are compared.The results show that the cavitation pressure of water polluted by chemicals is larger than that of clean water.In a hydraulic power generation system,cavitation and cavitation erosion are likely to occur earlier in runners when the fluid is polluted.These results are of great importance to further studies of cavitation theory and can directly influence the arrangement of turbines in practical engineering.     

空蚀区空化水流特性的实验研究

实验研究了空蚀区空泡溃灭特性.实验在浙江工业大学水力学实验室空化水洞中进行,采用高速摄影技术观测了不同掺气体积分数下空蚀段的空化云形态,并量测了空化水流的压力.利用绘制的空化数曲线对空泡溃灭进行了分析处理,得到了空化水流在空蚀段沿程变化的特征.结果表明:在不同的掺气体积分数下,对应于各种不同的空化形态,空蚀段空化水流表现出不同的特点;空化数有一个突然上升的过程,在此过程中空泡大量溃灭.     

液压系统气穴现象研究

液压设备较长时间不启动或间断使用以及液压泵的吸空现象,均能使液压系统形成气穴。气穴的存在最直接的影响是造成液压系统的压力波动,破坏执行元件的工作稳定性。用增大吸入配管系统的流道阻力、不变更配管系统而增加被试泵的转速、闭式回路中使用真空泵降低回路压力等方法,可以测验液压系统的气穴。采取降低液压油中空气含量、防止局部真空的绝对压力低于空气分离压等措施,可以防止气穴现象的产生。     

采用电算方法进行挖深式消力池设计

介绍挖深式消力池程序设计方案，考虑闸门操作方式、下游水深滞后等因素影响，并对收缩水深及其跃后水深、经验数表等问题进行了讨论。