摻氣減蝕設(shè)施空腔回水問題試驗研究.pdf

1、越過摻氣坎的高速水流，在坎后將形成分離區(qū)，由于兩側(cè)向該區(qū)補氣，此分離區(qū)將變?yōu)橛煽諝馓畛涞目涨?。研究發(fā)現(xiàn)，在小底坡的情況下設(shè)置摻氣坎(槽)，往往會造成摻氣空腔內(nèi)回水?？涨换厮侵萍s有效空腔長度的一個主要因素，有時甚至是決定性因素。因為空腔回水將使摻氣空腔時長時短、時有時無、極不穩(wěn)定，達(dá)到一定深度時還可能阻塞進(jìn)氣通道，影響摻氣效果，不利于水流充分摻氣，嚴(yán)重時甚至造成空蝕破壞。基于上述原因，對摻氣空腔回水進(jìn)行分析研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2、 本文通過對摻氣減蝕設(shè)施的試驗和理論分析，在借鑒參考前人研究成果的基礎(chǔ)上，對摻氣設(shè)施后的空腔內(nèi)回水現(xiàn)象進(jìn)行了一些研究。 首先，從力學(xué)角度對摻氣空腔回水的形成機(jī)理進(jìn)行了分析。本文以總流的動量方程式為基礎(chǔ)，對空腔回水的形成進(jìn)行分析。結(jié)果表明，流向摻氣設(shè)施的水流經(jīng)過摻氣坎時，由于受到摻氣挑坎的作用，水流向上挑射，脫離坎的下邊界，當(dāng)挑坎具有一定的高度時，就能在坎下形成空腔，使水流摻氣。經(jīng)挑坎挑射而形成的水舌，由于受到重力作用的影響

3、，在行進(jìn)過程中，會重新回落到下游底板上。在回落的過程中，挑射水流以一初速度射向下游平直底板，當(dāng)水流被底板阻擋以后，可分為兩股，其中一股水流沿底板流向下游，另一股水流則沿底板向上回流入摻氣空腔中，從而形成空腔回水。 其次，分析了空腔回水與其影響因素的關(guān)系。具體包括：空腔回水與來流單寬流量的關(guān)系，空腔回水與來流佛汝德數(shù)的關(guān)系，以及空腔回水與射流水舌沖擊角的關(guān)系。經(jīng)過分析比較得出，最主要的影響因素是射流水舌沖擊角。該角綜合反映了各影響

4、因素的作用，它的大小與水槽底板坡度，摻氣坎的幾何參數(shù)(體型、高度等)及坎上來流的水力條件(流速、水深等)等因素有關(guān)。同等條件下，此角越大，空腔回水深度越大，回水越嚴(yán)重。 最后，分析了消除空腔回水的方法。通過修改摻氣坎自身的體型和優(yōu)化摻氣設(shè)施下游的底板，可以達(dá)到盡量增加摻氣空腔長度，消除空腔回水的目的。本文側(cè)重討論了優(yōu)化摻氣設(shè)施下游的銜接方式的方法，對摻氣設(shè)施下游銜接方式的各種優(yōu)化型式(直線形、圓弧形和拋物線形)進(jìn)行了初步的理論分