环境气压对掺气设施空腔长度的影响分析

发布时间：2021-07-13 15:33

　　低气压环境下泄水建筑物空化空蚀风险增大,环境气压对掺气减蚀效果的影响程度是高海拔地区高坝水力设计时需重点关注的问题。采用CFD数值仿真方法,建立跌坎和挑坎两种不同体型的掺气设施模型,分析不同环境气压下的掺气设施的空腔长度,研究环境气压对高速水流掺气效果的影响。结果表明,环境气压越低,高速水流掺气空腔长度越小,掺气效果越弱,高海拔地区高速水流防蚀设计应合理考虑环境气压的影响程度。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(07)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

某水电站中表孔掺气坎细部放大图（高程单位：m)

图1 某水电站中表孔掺气坎细部放大图（高程单位：m)计算标准大气压101kPa及低环境气压91、81、71、61、51、41、31kPa共八种不同环境气压工况下，跌坎案例的空腔长度值，见表1。由表1可知，环境气压越低，跌坎空腔长度越小，环境气压每降低10kPa对跌坎空腔长度的影响程度在0.39%～4.12%范围变动，变动范围较大是由于不同环境气压下跌坎处的水流存在紊动，且空腔边界不规则，对空腔长度的测量产生一定影响，但空腔长度随环境气压的变化趋势较明显。

由1.8m挑坎空腔长度计算结果（图3）可知，环境气压越低，挑坎空腔长度越小，环境气压每降低10kPa对挑坎空腔长度的影响程度在0.74%～4.08%范围变动。通过拟合趋势线得到环境气压对1.8m挑坎空腔长度的影响程度为2.67%，即环境气压每降低10kPa,1.8m挑坎空腔长度减小2.67%。拟合方程为y=46.27{1-[(101 325-x）/10 000]×2.67%}，相关系数为0.991 8。由0.6m挑坎空腔长度计算结果（图4）可知，环境气压越低，挑坎空腔长度越小，环境气压每降低10kPa对挑坎空腔长度的影响程度在0.29%～9.43%范围变动。通过拟合趋势线得到环境气压对0.6m挑坎空腔长度的影响程度为2.94%，即环境气压每降低10kPa，挑坎空腔长度减小2.94%。拟合方程为y=11.95{1-[(101 325-x）/10 000]×2.94%}，相关系数为0.957 4。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高海拔地区气压环境对高速水流空化特性的影响[J]. 庞博慧.  长江科学院院报. 2019(01)
[2]环境气压对水体中气核分布的影响[J]. 庞博慧,张陆陈,卢吉,迟福东.  水电能源科学. 2018(09)
[3]高海拔地区气压环境对高速水流水舌挑距的影响[J]. 庞博慧,马洪琪.  水力发电学报. 2018(02)
[4]环境气压降低对水体表面张力系数的影响[J]. 王余杰,张陆陈,骆少泽.  科学技术与工程. 2017(36)
[5]掺气折流器对侧空腔和底空腔长度的影响[J]. 聂孟喜,吴广镐,王晓明.  水利学报. 2002(05)
[6]水中空气含量对旋涡空化的影响[J]. 彭晓星,王力,潘森森.  水动力学研究与进展. 1989(04)
[7]泄洪洞反弧段下游空化特性分析[J]. 胡明龙.  水利学报. 1983(03)



本文编号：3282327