积石峡水电站中孔泄洪洞平面工作闸门槽空化特性试验研究

摘要

空化空蚀是泄水建筑物的关键技术问题之一。实际工程运行中，发生了不少门槽空蚀破坏的实例，因此许多学者对门槽的空化问题进行了大量研究，但是我们注意到这些研究主要是针对检修闸门槽或事故门槽，对工作闸门槽研究甚少。本文通过减压模型试验对积石峡水电站中孔泄洪洞平面工作闸门槽的空化问题进行了研究。 积石峡水电站中孔泄洪洞工作闸门采用的不是常规的弧型闸门，而是平面闸门，最大工作水头56m、最大下泄流量2310m3/s。工作闸门处于闸前有压段与闸后无压明流段的衔接处，且有局部开启要求，水流条件比较复杂，闸门局部开启时闸下流速约为30m/s，因此工作门槽的空化空蚀问题比较突出，需要通过减压模型试验研究来确定合适的工作门槽体型，保证工程的安全运行。 试验主要利用丹麦B&K公司生产的3560C型PULSE频谱多分析系统和8103型水听器，通过噪声声压级法，对几种不同宽深比的门槽体型，分别在3种运行水位(校核水位1860.4m，正常水位1856.0m，汛限水位1854.0m)和6种闸门开度(0.1H，H为闸门开度、0.2H、0.3H、0.5H、0.8H、H)的各种工况下，对门槽体型的空化特性进行了试验研究分析，并针对积石峡水电站中孔泄洪洞的平面工作闸门提出了合理的工作门槽体型。试验结果表明：对于积石峡水电站中孔泄洪洞平面工作闸门的门槽体型，采用推荐方案工作门槽体型，其空化特性良好，预计原型不会发生空蚀破坏，可以满足工程运行要求。门槽的水力特性与门槽的空化特性息息相关，试验还对门槽在不同特征运行水位和不同闸门开度下的水力特性进行了试验分析，比较分析了运行水位和闸门开度对门槽水流流态的影响，并且从运行水位、测压点高程及闸门开度三个方面分析比较了它们对门槽压强分布和压力降落系数的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题的意义

1.2工程概况

1.3门槽空化问题的提出

1.4门槽空化的类型和形成机理

1.4.1门槽空化的类型

1.4.2门槽空化的形成机理

1.5影响门槽空化的体型因素

1.5.1宽深比的影响

1.5.2错距比的影响

1.5.3斜坡坡度的影响

1.5.4圆角比的影响

1.5.5其它影响因素

1.6判别空化初生的方法

1.7门槽空化噪声的特性

1.8本文的研究方法和内容

第二章模型试验设计和制作

2.1模型的相似准则及各水力要素

2.2模型制作

2.3试验工况

2.4试验设备和测试仪器

2.5试验方法

2.6空化初生噪声标准的选取

2.7测压管和水听器的布置

第三章门槽的水力特性

3.1前言

3.2门槽水流流态

3.2.1水位对门槽流态的影响

3.2.2闸门开度对门槽流态的影响

3.3门槽压强分布

3.3.1水位对门槽压强值的影响

3.3.2闸门开度对门槽边壁压强分布的影响

3.3.3测压点高程对门槽压强值的影响

3.4各工况下压力降落系数的分析

3.4.1水位对压力降落系数的影响

3.4.2测压点高程对压力降落系数曲线的影响

3.4.3闸门开度对压力降落系数曲线的影响

3.5本章小结

第四章工作门槽体型的优化试验

4.1前言

4.2初拟方案的试验结果及分析

4.3优化方案1的试验结果及分析

4.4优化方案2的试验结果及分析

4.5本章小结

第五章推荐方案工作门槽体型试验

5.1前言

5.2推荐方案闸门全开试验及分析

5.3推荐方案闸门局部开启试验及分析

5.4推荐方案工作门槽体型空化特性比较分析

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

致 谢

作者简介及硕士研究生学习期间学术论文发表情况