發(fā)布時(shí)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(duì)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(dòng)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(gè)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(huì)對(duì)摻氣水流的水力特性產(chǎn)生影響。因此,研究摻氣量對(duì)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(yàn)和理論分析,對(duì)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(duì)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(duì)比分析,重點(diǎn)討論了摻氣量對(duì)水流脈動(dòng)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(huì)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(duì)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(yàn)表明設(shè)置摻氣坎后相同流量時(shí),不同進(jìn)氣量強(qiáng)迫摻氣水流在摻氣水舌落點(diǎn)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(diǎn)處時(shí)均壓強(qiáng)比自然摻氣條件下增大約1倍,脈動(dòng)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(duì)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(dòng)壓強(qiáng)的功率在頻域分布上更為均衡,不會(huì)出現(xiàn)明顯的優(yōu)勢(shì)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(huì)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(duì)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(dòng)組成了泄槽脈動(dòng)壓強(qiáng)能量的大部分。沿程分布上沖擊區(qū)域的脈動(dòng)壓強(qiáng)幅值及功率都是最大的,該區(qū)域脈動(dòng)壓強(qiáng)概率密度分布呈現(xiàn)正偏特性,整個(gè)區(qū)域脈動(dòng)壓強(qiáng)概率分布為高峰態(tài)。與側(cè)墻相比底板脈動(dòng)壓強(qiáng)幅值要大,底板脈動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度最大,底板受到的水體紊動(dòng)作用最強(qiáng),脈動(dòng)壓強(qiáng)值時(shí)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(huì)對(duì)流速及時(shí)均壓強(qiáng)造成明顯的影響。脈動(dòng)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(shì),但是摻氣量增大不會(huì)對(duì)脈動(dòng)壓強(qiáng)的概率密度分布造成影響,摻氣量越大對(duì)應(yīng)脈動(dòng)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(duì)進(jìn)一步探究摻氣量對(duì)摻氣水流水力特征的影響提供了有益的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(gè)矩形槽。由于水流經(jīng)過空腔時(shí)具有較高的速度會(huì)對(duì)水流流態(tài)造成大的擾動(dòng)，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(huì)形成空腔積水導(dǎo)致失量較小，摻氣保護(hù)長(zhǎng)度不長(zhǎng)。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(zhǎng)度也比較長(zhǎng)要結(jié)合摻氣槽為其進(jìn)行供氣，另外，由于水流的挑射會(huì)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(duì)底板也形成沖擊。當(dāng)泄水建筑物坡度較小時(shí)，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(huì)出現(xiàn)水翅，翅也會(huì)對(duì)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(duì)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)】

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本文編號(hào)：2888354