掺气坎

摘要： 云南省大理州祥云县万花溪水库工程主坝左岸溢洪道在下泄洪水时,高速水流易使溢洪道产生空化空蚀破坏,影响水库运行安全。为此,通过数值计算和水工模型试验对溢洪道泄水过程进行了研究分析,对原溢洪道设计方案是否出现空蚀进行判别。对于易发生空蚀破坏的部位,提出增设掺气坎的处理措施,并通过水工模型试验加以验证。结果表明:水流经掺气坎上挑后,掺气充分、流态较好、水流平顺,坎后泄槽陡坡段及挑流鼻坎段均得到保护,不再具备产生空化空蚀的条件,空化空蚀问题能得到有效解决。该处理措施可为类似工程设计提供借鉴。

摘要： 高水头、小底坡、水位变幅大的掺气设施体形优化难度大。某水电站泄洪中孔最大水头达92.37 m,底坡仅5.0%,运行水位变幅为11.37 m,掺气坎体形是设计难点。基于1∶40的单体水工模型试验,对掺气坎的体形进行了系列优化,获得最终推荐体形。研究表明:采用“坎下局部变坡+小挑坎+掺气槽”的设计,能满足高水头、小底坡、水位变幅大的泄槽掺气要求,各道掺气坎均能形成稳定空腔,掺气效果较好;掺气挑坎的细节尺寸对掺气效果极为敏感;建议建立掺气空腔与其影响因子的数学分析模型,以获得掺气坎优化体形的最佳解。该工程目前已运行近7年,总体效果良好,但突扩突跌后的侧墙发生了局部空蚀,表明对高水头泄水建筑物,宜同时采用减压模型全面、充分论证其局部空化特性。

摘要： 某水电站河床狭窄,来流含沙量较大,选择冲沙效果好、布置合理的排沙建筑物非常重要.首先结合枢纽建筑物和整体水工模型试验[1]冲沙效果,优选在进水口下方布置排沙廊道和左侧布置冲沙底孔相结合的排沙建筑物,然后采用水力学数值计算确定廊道过流断面和岔管型式、采用大比尺水工模型试验[2]选择水力学条件较好正方形交叉断面的岔管、掺气效果较好的差动式掺气坎,并调整廊道底坡.

摘要： 台阶溢洪道在表孔泄水建筑物中具有广泛的应用前景.文章基于贵州某水库台阶溢洪道工程,采用水力学模型试验对掺气坎体型优化、小流量运行工况下不良流态等问题进行研究.研究结果表明,合理确定掺气坎尺寸可保证台阶起点形成稳定的掺气空腔和掺气水舌;针对小流量运行工况下水舌冲击台阶水平面斜抛出两侧边墙,通过缩小掺气坎末端台阶起点处的台阶尺寸,可有效降低水流跌落高度.相关研究结果可为相关工程提供实际指导,并为类似工程设计提供重要参考.

摘要： 台阶溢洪道在表孔泄水建筑物中具有广泛的应用前景。文章基于贵州某水库台阶溢洪道工程,采用水力学模型试验对掺气坎体型优化、小流量运行工况下不良流态等问题进行研究。研究结果表明,合理确定掺气坎尺寸可保证台阶起点形成稳定的掺气空腔和掺气水舌;针对小流量运行工况下水舌冲击台阶水平面斜抛出两侧边墙,通过缩小掺气坎末端台阶起点处的台阶尺寸,可有效降低水流跌落高度。相关研究结果可为相关工程提供实际指导,并为类似工程设计提供重要参考。

摘要： 针对巴拉水电站溢洪洞陡坡段掺气状况不佳的情况,本文主要对前两级掺气坎体型进行优化调整,通过在常规掺气坎下游增设局部陡坡,将绝大部分回水控制在局部陡坡下游侧,从而保证掺气坎后空腔的稳定通气和陡坡段的掺气需求,为工程的安全运行提供了保障.

摘要： 某抽水蓄能电站放空洞采有压隧洞接无压隧洞的型式,无压隧洞陡坡段的水流流速接近40m/s,存在高速水流空蚀破坏的风险.根据规范要求[1],应设置掺气减蚀设施,以保障放空洞的运行安全.试验以水工单体模型为依托,对有压隧洞的出口体型进行了优化,改善了洞内水流流态.通过掺气减蚀试验研究,确定了掺气设施的设置位置、设置数量及体型,为放空洞的设计选型提供了依据.

摘要： 针对阶梯溢流坝前端设置掺气坎,以提高坝面减蚀能力与坝体消能率的研究理论尚不成熟的现状,通过9组不同掺气坎的水工模型试验,采用极差与方差分析方法得出了掺气坎角度与高度对阶梯溢流坝联合消能方式水力特性的显著性影响.试验结果表明:与掺气坎高度相比,坎角度对台阶面最大负压影响较大.掺气坎角度为11.3°,坎高度为1.0,1.3 m时,台阶面最大负压最小,分别为-9.25,-8.56 kPa;掺气坎角度对影响反弧段时均压强的显著性不如掺气坎高度,而两者对消力池最小时均压强的显著性影响相差不大.当掺气坎角度为11.3°,高度为0.7,1.0 m时,上游水流对下游的冲刷强度较小,水体掺气充分,反弧段最大时均压强分别为424.44,431.73 kPa;根据坝体消能效果,掺气坎高度是影响阶梯溢流坝消能率的主要因素.根据各因素综合分析,推荐掺气坎角度为11.3°,高度为1.0 m时为最优坎型,其消能率为53.63％.

摘要： 阶梯溢流坝面的掺气特性是联合消能工发展的桎梏,而掺气坎与过渡阶梯对阶梯面掺气特性有积极的影响,通过水工模型的方法,结合阿海水电站进行12组试验。研究掺气坎高度11.67、16.67 mm和角度8°、10°以及4种组合过渡阶梯联合作用下,对阶梯面掺气特性的影响。结果表明:掺气坎角度10°、高度16.67 mm这种体型比其他7组掺气坎体型更优,故掺气坎角度与高度适当增加可使水流下缘接触阶梯面的位置后移,掺气空腔长度、掺气面积以及掺气浓度亦随之增大;并且在此掺气坎体型的基础上,过渡阶梯设置为25 mm×33.33 mm(宽×高)的大阶梯,阶梯面掺气特性相对其他3种体型更优,故过渡阶梯体型适度增加,更有利于过渡阶梯进行掺气。通过12组试验的结果分析得出,前置掺气坎角度为10°、高度为16.67 mm、过渡阶梯设置为25 mm×33.33 mm(宽×高)的大阶梯时,阶梯溢流坝面的掺气特性为12种方案中相对最优。

摘要： 陡槽中的高速水流容易形成局部低压区,这会增加空化和空蚀发生的概率.为了避免空化和空蚀破坏的发生,通常设置掺气设施来避免空蚀破坏以保护过流边壁.本文通过陡槽模型试验对底掺气和侧掺气的水流特性分别进行相关探究.试验研究表明,空腔长度是影响掺气减蚀设施掺气量的最重要的因素,所以,研究掺气坎后空腔的水力特性具有非常重要的意义.本文通过模型试验来探究影响掺气坎空腔长度的因素,发现空腔长度主要与掺气坎的体型尺寸和来流条件等因素有关.

摘要： 掺气减蚀是高速水流泄水建筑物减免空蚀破坏的重要措施,是否形成稳定的空腔是评判掺气效果的重要标准,而坎后射流空腔积水是形成稳定空腔的最不利因素.本文在不考虑掺气浓度分布情况下将掺气坎上的水流流动按水气分层两相流进行研究,采用VOF方法和k～ε紊流模型进行数值模拟,得出了不同类型坎下积水情况和水舌形态.研究认为,掺气坎体型尺寸及下泄流量不变时,掺气空腔内积水程度随泄槽底坡加大而减弱直至消失;掺气坎体型不变,佛氏数的变化仅随流速变化时,佛氏数增大则积水程度减弱直至消失.对某大型水利工程放空洞掺气挑坎的数值计算结果与试验结果吻合较好,表明将紊流数学模型用于掺气坎后射流空腔积水的数值模拟是合理可行的.

摘要： 为了减轻或避免高水头泄水建筑物遭受空蚀破坏,目前普遍采用了掺气减蚀措施,其中最基本的方式是设置掺气坎(Aertors).本文通过分析掺气坎水流特性,导出掺气坎应有的挟气能力表达关系,并通过室内活动陡槽试验及几个工程的原型观测资料给予引证.文中指出底坡与底曲率对水流挟气能力的影响十分显著,因此把通用的掺气坎分为平直渠槽中的掺气坎和反弧段内的掺气坎两大类.

摘要： 本文从水流掺气发生条件出发,分析了掺气坎模型设计中应满足的临界流速和挟气能力相似准则,并通过两个不同比尺模型数据,揭示了模型流速不同而导致的掺气浓度分布的差异,进而推论在大于临界流速的模型中,在空腔后一小段距离内,它的断面掺气浓度分布已接近原型情况,其水流挟气能力可由重力相似准则引申至原型.但是在此后的长距离内,因模型与原型的逸气机理不相似,故不能在模型中直接预示掺气坎有效保护长度.

摘要： 目前,对高水头、大单宽流量、低佛氏数、小底坡长明流泄洪洞,采用常规的平面掺气坎难以取得理想的掺气效果.本文在大尺寸模型试验的基础上,提出了竖向、纵向及横向三维均连续变化的V型掺气坎,并对比分析了掺气坎V型体型的变化对掺气特性的影响.试验表明,空间三维连续变动的V型坎较一般掺气坎在上述特点的泄洪洞中能形成稳定的空腔形态、减小空腔回水并提高挟气量.本文最后对V型坎的掺气特性进行了理论分析,指出其良好的掺气能力主要是由于V型坎能使挑射水流形成连续变化的空腔长度.

摘要： 龙抬头、龙落尾泄洪洞突出的水力学问题是反弧段的空蚀破坏问题,曾采用抗蚀性能较好的材料及提高坝面平整度来增强抗蚀能力,并取得了较好的效果,但对于高水头泄水建筑物仅靠这种措施远远不够,研究表明掺气能有效地减免空化现象的产生,而常规的掺气减蚀设施多布置于泄洪洞反弧段底板处,对底板空蚀破坏起到一定保护作用,但侧边墙的保护往往却被忽略.二滩泄洪洞运行情况表明,反弧段底板掺气设施的布置使底板空蚀破坏得到有效减免,但其反弧段下游侧墙空蚀破坏较严重[1.2],因此需对泄洪洞反弧段侧墙增设掺气设施.本文结合白鹤滩水电站泄洪洞对各侧墙掺气方案进行了比较,试验结果表明侧墙收缩式和突扩式两种掺气坎与底板掺气相结合的方式,使掺气坎水舌四面临空掺气,均能有效地减免底板和侧墙空蚀破坏.

摘要： 本文利用掺气坎射流的微分方程,结合模型试验实测结果对泄槽反弧段底部挑坎式掺气坎掺气空腔内的压强进行了计算,分析了流量、反弧半径等参数对掺气空腔内压强的影响,揭示出反弧段复杂边界条件下掺气空腔内压强随下泄流量的增大而降低,且当流量低于某临界值后掺气空腔的负压将基本消失,以及掺气空腔内压强随反弧半径的增大而升高,但反弧半径继续增大到一定程度后其对空腔压强的影响将减弱的基本规律.为保证反弧段上的掺气空腔有足够的长度并保持良好的负压,以利于水流能够充分掺气,获得好的掺气减蚀效果,需要有适中的反弧半径.

摘要： 本发明公开了一种侧向掺气坎的水翅防治方法及平直出流侧向掺气坎。一种侧向掺气坎的水翅防治方法，在泄水建筑物底部及侧面分别设置底掺气坎和楔形掺气坎，再对楔形掺气坎进行等高（厚）延伸并形成条形掺气坎，最后，利用条形掺气坎抑制水翅的产生。一种平直出流侧向掺气坎，包括：楔形掺气坎，及在楔形掺气坎末端连接等高（厚）的条形掺气坎。本发明用于在满足一定掺气效果的条件下，减免水翅发生，保障工程安全运行。对于水利水电工程泄水建筑物的设计和运行均有良好的应用。

摘要： 本发明公开了一种侧掺气坎前置的防水翅三维掺气设施。在泄水建筑物的底板及侧墙分别设置底掺气坎和侧掺气坎的三维掺气设施基础上，通过将侧掺气坎向上游前置这一简单的体型调整，使侧掺气空腔的尾部位置始终位于底掺气空腔的上游，达到减免水翅危害发生的目的，避免因水翅引起的水流脉动及建筑物的结构振动，同时提高了掺气设施的空蚀防止效果，从而在水利水电工程泄水建筑物中的设计和运行中得到良好的运用。

摘要： 本发明涉及一种掺气坎，具体是一种用于高速水流掺气的分散通气式掺气坎。其特征在于，分散通气管道的一端与主通气孔连通，另一端与掺气坎的下游立面连通；主通气孔由垂直方向和水平方向两部分组成。本发明尤其适用于小底坡泄水建筑物的高速水流掺气。

摘要： 本发明公开了一种侧向掺气坎的水翅防治方法及平直出流侧向掺气坎。一种侧向掺气坎的水翅防治方法，在泄水建筑物底部及侧面分别设置底掺气坎和楔形掺气坎，再对楔形掺气坎进行等高（厚）延伸并形成条形掺气坎，最后，利用条形掺气坎抑制水翅的产生。一种平直出流侧向掺气坎，包括：楔形掺气坎，及在楔形掺气坎末端连接等高（厚）的条形掺气坎。本发明用于在满足一定掺气效果的条件下，减免水翅发生，保障工程安全运行。对于水利水电工程泄水建筑物的设计和运行均有良好的应用。

摘要： 本发明公开了一种侧壁掺气坎，该侧壁掺气坎设置在明流隧洞起始部位的两侧，该侧壁掺气坎为梯形收缩突扩式的样式，在突扩突跌掺气坎后增设该侧壁掺气坎，可妥善地解决泄洪洞闸门出口的高速水流由压力流转变为明流的衔接问题，并同时提高了水流的掺气效果，增强了对下游高速过流表面的掺气减蚀保护。

摘要： 本发明公开了一种侧掺气坎前置的防水翅三维掺气设施。在泄水建筑物的底板及侧墙分别设置底掺气坎和侧掺气坎的三维掺气设施基础上，通过将侧掺气坎向上游前置这一简单的体型调整，使侧掺气空腔的尾部位置始终位于底掺气空腔的上游，达到减免水翅危害发生的目的，避免因水翅引起的水流脉动及建筑物的结构振动，同时提高了掺气设施的空蚀防止效果，从而在水利水电工程泄水建筑物中的设计和运行中得到良好的运用。

摘要： 本发明涉及一种掺气坎，具体是一种用于高速水流掺气的分散通气式掺气坎。其特征在于，分散通气管道的一端与主通气孔连通，另一端与掺气坎的下游立面连通；主通气孔由垂直方向和水平方向两部分组成。本发明尤其适用于小底坡泄水建筑物的高速水流掺气。

摘要： 本实用新型公开了一种侧壁掺气坎，该侧壁掺气坎设置在明流隧洞起始部位的两侧，该侧壁掺气坎为梯形收缩突扩式的样式，在突扩突跌掺气坎后增设该侧壁掺气坎，可妥善地解决泄洪洞闸门出口的高速水流由压力流转变为明流的衔接问题，并同时提高了水流的掺气效果，增强了对下游高速过流表面的掺气减蚀保护。

摘要： 本实用新型公开了一种可均匀掺气的泄槽掺气坎结构，具体涉及水利水电工程技术领域，底板、固定在底板上的侧墙、底板上设置的倾斜状挑坎、底板两侧墙体内部设有通气槽，挑坎内部设有通气横管，通气横管与通气槽相接；设置补气管，与通气横管相连通；底板上均匀布置掺气孔。本实用新型利用补气管穿过通气横管与通气槽连通，挑坎中部掺气均匀，无掺气盲区，从而减小过流表面的空蚀破坏，保护泄槽；由于已在通气横管上设置若干补气管，无需在挑坎内设置大量通孔，提高了挑坎的结构稳定性；在底板上设置少量掺气孔，使掺气更充分，进一步对现有泄槽结构进行改进，降低成本。

摘要： 本实用新型涉及一种掺气坎，具体是一种用于高速水流掺气的分散通气式掺气坎。其特征在于，分散通气管道的一端与主通气孔连通，另一端与掺气坎的下游立面连通；主通气孔由垂直方向和水平方向两部分组成。本实用新型尤其适用于小底坡泄水建筑物的高速水流掺气。