明渠自掺气水流气泡形成过程的试验研究

摘要

采用高速摄像技术对陡槽内自掺气水流进行了观测,拍摄到了掺气起始区气泡在水流内部形成的完整过程,对气泡形成的过程进行了概化分析.水面附近涡体运动产生的脉动压强和水面相互作用,导致水面发生上凸下凹的变形.当这种变形达到一定程度后,受顺水流向或横向脉动压力、横向切应力的作用,深入水体凹坑的边壁在某一部位闭合,下部包裹空气形成气泡而发生自掺气.随着紊动强度进一步增大,水面变形加剧,表现为高高跃出水面的柱状突起和水滴,这些水柱的倾倒、聚并也会造成空气进入水中形成气泡.明渠水流自掺气是水体内部紊动与水面相互作用的结果.