曲线型三维异型掺气坎水力特性研究

游翔升，徐一民，王 卿，薛 彤

(昆明理工大学电力工程学院，昆明 650000)

0 引 言

水流在通过泄水建筑物时由于流速过高且无任何保护措施的情况下，过流边壁往往容易产生水流空化现象，并可能不断被空蚀破坏，若不及时加以抑制，将造成更严重的破坏。大量的理论研究及工程实践表明向空化数较低的水流中掺气是减免空蚀破坏的有效措施[1,2]。但高速水流的自掺气在大流量的情况下往往难以迅速扩散到底部和边壁，所以工程中常常采用掺气设施进行强迫掺气，同时掺气设施力求简单有效，以便于施工并保证本身安全不受破坏[3-5]。目前关于掺气设施的研究已逐渐增多，不少学者从空间三维出发，考虑其体型沿横、纵和竖向三个维度均变化的情况，已经提出各种体型的掺气坎。例如，王海云等[6-9]提出一种新型掺气坎,其主要表现为一种底部突跌和侧墙加贴角的凸型掺气坎共同掺气的形式，使用此类组合的优点在于，能有效改善在底空腔的回水情况；同时，侧腔不受阻碍并直接连接到底腔，从而可以很好地保护侧壁和底板。庞昌俊[10,11]等提出了一种对大型龙抬头明流泄洪洞小底坡进行掺气的方法，且研究表明：其使用的U型槽式掺气坎体型优良在其试验工况下均能形成稳定空腔。吴伟伟等[12,13]设计了适用于平底泄洪洞下游一种加设贴坡的掺气装置，研究表明：在此类情况下能够有效减少空腔回水，明显提高通气量，同时也有助于形成稳定的空腔。……