龙抬头泄洪洞反弧段空化空蚀研究进展

根据国内外大量的工程实例,在前人研究的基础上,系统总结了龙抬头泄洪洞反弧段空化特性和空蚀成因,同时对反弧段的掺气减蚀和反弧段抗蚀体型的现有成果进行了综述,指出关于体型优化和掺气设施研究,数值实验具有花费少、适应能力强、提供的流场资料详细、便利方案选择等优点.     

空化与空蚀的影响因素及其研究方法分析

论述了空化现象的影响因素及类型。进一步探讨了空化水流及空蚀现象对水工建筑物的危害，并对现有的研究方法进行了分析。     

不同弹性材料空蚀特性试验

在水利工程的泄水建筑物中,弹性材料作为抗空蚀材料具有极为广阔的应用前景,研究空化泡与不同边界材料的相互作用,探索弹性材料抗空蚀的机理,具有明确的现实意义和理论价值。本文通过开展不同弹性材料超声空蚀实验,以宏观和微观角度观察分析不同弹性材料的空蚀特征,研究材料抗空蚀性能的影响因素。其中,弹性材料主要包括216-1硅胶、216-2硅胶、218-1硅胶、218-2硅胶、聚氨酯、软质聚氯乙烯、硬质聚氯乙烯、酚醛层压板、低密聚乙烯、高密聚乙烯、聚酰胺等材料,对应的拉伸弹性模量范围为1-4660MPa。主要得到以下结论：(1)弹性模量1-11MPa的弹性材料在超声空化作用下没有出现空蚀质量损失,另外弹性材料的表面仅有些细小的纹理变化,没有出现破裂或孔洞,表明在这一弹性模量范围的弹性材料具有较好的抗空蚀特性。(2)随着弹性模量增加,不同弹性材料的空蚀破坏特征有较明显的差别,说明此时材料抗空蚀特性与弹性模量的关联性下降,与材料密度、结构等特征有关：高密度、结构致密的材料空蚀质量损失和表面粗糙度变化很少;密度较低、结构稀疏的材料有明显空蚀质量损失和表面粗糙度增加。另外,材料表面缺陷处更容易发生空蚀破坏。研究结论可为弹性抗空蚀材料的研发和应用提供理论支撑。     

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.     

水工混凝土抗蚀研究近况

本文作者通过对水工建筑防蚀方法的分析,特别是针对近年来加强混凝土抗蚀性研究,提出采用一些新材料提供抗蚀能力的观点。     

明渠任意空蚀突体绕流的边界积分方程解

本文在势流假定基础上推导了任意边壁形状明渠空蚀突体绕流的基本方程式,并对弓形和半弓形这两种水工中常见的突体绕流进行了数值计算.与实测资料比较表明,计算压力系数值与实测值符合较好,本文方法能计入重力影响,数值计算时只在边界上进行离散处理,有计算时间短,边界适应能力强,计算精度较高等优点.     

明流隧洞反弧段水力及空化特性研究

明流隧洞反弧段是最容易发生空蚀的部位。本文根据势流理论,运用解析函数的 Riemann—Hilbert 混合边值问题理论,导出了计算二维明流泄洪洞反弧段水力特性的边界积分方程,对反弧段的时均压强,时均流速及水深的分布进行了计算。结合对曲边边界层动量积方程的分析,探讨了反弧末端易于发生空蚀破坏的原因。     

三角形突体初生空化与空蚀的试验研究

通过不同高度与不同边坡组合的等腰三角形实体初生空化试验和突体后水泥砂浆材料的初生空蚀试验．量测了初生空化数、初生空蚀数和空蚀麻点率．并预测了５０ｍ／ｓ。流速级时初生空化数和砂浆表面出现麻点的初生空蚀教．得到的预测值与已有的原型观测值比较，基本一致，为拟定相应的不平整度控制标准提供了依据。     

水工混凝的空蚀试验及抗空蚀性能

利用旋转圆盘空蚀试验装置,通过在拟定水流条件下对不同配合比混凝土材料的抗空蚀试验,测定并分析了该类蚀材的抗空蚀行为。结果表明,水工混凝土在空蚀荷载的交变应力应变和单向应力应变作用下,其空蚀特征参数（如失重率、麻点率、表面裂缝、潜伏时间等）与疲劳特性指标（如断裂韧性、弹模、强度、硬度等）具有良好的相关关系。     

水工混凝土抗蚀研究近况

本文作者通过对水工建筑防蚀方法的分析,特别是针对近年来加强混凝土抗蚀性研究,提出采用一些新材料提高抗蚀能力的观点.     

倒U型泄洪洞水力特性试验研究

雷公洞枢纽是岩溶地区堵塞溶洞形成的水利水电工程,受其特殊的地形地质条件限制,泄洪洞采用了较为罕见的倒U型布置,洞内最大水头140m,下游陡坡泄槽段最大流速高达50m/s左右,各种因素使得本工程泄洪洞水力特性变得十分复杂.通过模型试验研究这种高水头、高流速且布置形式特殊的泄洪洞水力特性:水流流态、压力、流速以及空化情况等,并比选了不同的闸门方案及闸门槽与下游泄槽之间的衔接段体型,给出了泄洪洞体型的优化修改意见,研究成果可为类似工程设计提供参考.     

空蚀破坏的微观氧化过程

为了探索空蚀破坏过程中的腐蚀效应,利用旋转圆盘空蚀模拟试验机、扫描电子显微镜、光学显微镜结合数码技术,对圆盘试样空蚀破坏部位进行了研究,观察到了微观破坏的形貌-多彩斑点.通过对多彩斑点的分析发现:一个多彩斑点是一个大的气泡溃灭产生的高速微射流对金属表面的破坏结果.微射流的能量极高,微射流和金属表面接触的瞬间可造成局部的烧损和严重的高温氧化.用高温氧化过程合理解释了多彩斑点的形成,丰富了空蚀破坏机理.     

Galvanic effects on cavitation damage for 1Cr13 stainless steel

Based on the electric-spark principle, a new kind of cavitation damage testing apparatus was designed, which could produce the bubble. Bubbles collapsed and acted on a small surface area of the alloy surface, so an intensive electrochemical inhomoge-nous state would be induced and lead to the existence of surface galvanic effect on the alloy. The galvanic effect of 1Cr13 SS during cavitation damage has been quantitatively investigated in NaCl solution. The results show that intensive galvanic effect of 1Cr13 SS during cavitation damage appears the potential of the damaged area shifting negatively with the bubble collapse and simultaneously the galvanic current generates. The mass loss of alloy due to cavitation increases with the bubble quantity, and increases with the in-     

巴山水电站溢洪道导水墙体型优化试验研究

为改善巴山水电站溢洪道进水渠流态、提高泄流能力,通过一系列试验优化了溢洪道引水渠左导墙头部曲线型式.结合工程实际和以往经验,比较了9种进水口曲线型式的试验结果,确定了长短轴黄金分割比的椭圆弧面的方案.进一步的试验证明了该方案无论在流态上还是在泄流能力方面都达到了令人满意的效果.     

吸入室角度对环形射流泵空化性能的影响

利用数值模拟的方法研究环形射流泵(AJP)内的空化发展规律,比较分析不同吸入室角度对环形射流泵空化性能的影响,得到如下结论.1)Realizable k-ε湍流模型结合mixture多相流模型及Schnerr-Sauer空化模型可以较好地模拟环形射流泵内的空化现象.2)随着环形射流泵出口压力的降低,喉管入口壁面处的空化区域会向喉管内延伸,引发的低压区会不断地向轴心线扩展.当低压区扩展到轴心线时,喉管内空化区剧烈发展,环形射流泵进入极限工况.3)当空化数大于极限空化数时,环形射流泵效率不受空化的影响;当空化数降低至极限空化数时,环形射流泵的效率陡降,空化数保持恒定不再降低,对应的值是极限空化数.4)吸入室角度越小,各个流量比对应的极限空化数越小,泵的空化性能越好.较小的吸入室角度使得环形射流泵更易诱发回流中心及剪切层空化云的产生.     

通气超空泡形态及其稳定性实验研究

通过在水洞中开展的系列实验对通气超空泡形态及其稳定性进行了研究．研究表明,重力对通气过程和关气过程所形成的通气超空泡影响不同,但超空泡轴线变形量都以非线性方式增长．当重力影响较小时,在相同空泡数下,通气超空泡与自然超空泡在形状和尺度上基本相似,并且两者的长细比都随着空泡数的增大而减小．通气超空泡形态不稳定主要有3种表现形式：气泡振荡、空泡界面波动以及空泡界面扭动,它们特点各异,对空泡产生的影响也不同．     

溢洪道老化程度评价研究

老化, 已在全国所有现存水利工程中有所体现, 而且有的很严重． 但由于其自身环境特点, 未能引起人们的重视, 从而导致一系列隐患和危害, 尤其作为水库枢纽建筑的溢洪道更易出现问题． 因此本文在国内外现有研究成果的基础上, 通过大量的现场调查和实测, 应用科学的方法对其老化程度进行单项和综合评价, 从定性与定量双重评价为出发点, 建立数学模型及评价标准, 以便给设计人员、管理人员提供决策参考．     

陡弯束窄型溢洪道内水流的流态控制研究

通过模型试验,对一具有复杂边界条件的溢洪道内水流的流态进行研究.比较了多种流态控制方案,提出了在泄槽的恰当位置增设贴底横坎的工程措施,该措施破坏了水流冲击波的迭合,有效地控制了泄槽的流态.     

溢洪道导墙优化定型试验研究

为降低工程造价和施工难度,陕西某水利枢纽右岸溢洪道左导墙进行了优化定型实验。通过逐步修改导墙型式,并对每一修改的试验结果进行分析,最终达到了优化引渠进口边界条件的目的。