突扩突跌掺气坎底空腔长度计算

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1、第47卷第4期四川I大学学报(工程科学版)Vo1．47No．42015年7月JOURNALOFSICHUANUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)July2015文章编号：1009-3087(2015)04-0001-05．DOI：10．15961／j．jsuese．2015．04．001-突扩突跌掺气坎底空腔长度计算刘超，李龙国，李乃稳，，庄文化，刘慧芬(1．四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都610065；2．四川大学水利水电学院，四川成都610065)摘要：突扩突跌掺气坎的底空腔长

2、度既与水力条件和底部掺气坎结构参数有关，也与侧墙掺气坎结构参数有关。以往的底空腔长度计算方法，均针对仅采用底部掺气坎，未设置侧墙掺气坎这类掺气设施，不能反映出侧墙掺气坎结构参数对底空腔长度的影响。基于射流微元体受力平衡法，提出了一种求解明流泄水道突扩突跌掺气坎底空腔长度的计算方法，该方法能够全面反映突扩突跌掺气坎底空腔长度受底部掺气坎、侧墙掺气坎结构参数和水力学参数的影响。通过与30组试验资料和已有研究成果的对比，表明所提出的计算方法具有较高的精度。关键词：掺气减蚀；掺气坎；空腔长度；突扩突跌；侧掺气中图分类号：Ⅳ131．4文献标志码：ACa

3、lculationoftheBottomCavityLengthofAeratorwithSuddenLateralEnlargementandVerticalDropuChao，LILongguo，LINaiwen'¨，ZHUANGWenhua，UHuifen(1．StateKeyLab．ofHydraulicsandMountainRiverEng．，SichuanUniv．，Chengdu610065，China；2．CollegeofHydraulic＆HydroelectricEng．，SichuanUniv．，Chengdu610

4、065，China)Abstract：Foranaeratorwithsuddenlateralenlargementandverticaldropinfreeflowchute，thebottomcavitylengthisgovernednotonlybyhydraulicparameters，butalsobystructuralparametersofthebottomaeratorandlateralaerator．Thepreviouscalculationmethodforthebottomcavitylengthfailedt

5、oconsidertheefectoflateralaerator’Sstructuralparameters．Basedonthehydrodynamicanalysisofmicrowaterunitofjetflowfromaerator，anewcalculationmethodforthebottomcavitylengthofjetflowfromchuteaeratorswithsud-denlateralenlargementandverticaldropwasobtained，whichconsidersoverallefe

6、ctsoftheabovementionedparameters．Thecompari—sonwith30groupsofexperimentaldataandexistingresearchresultsshowedthatthecalculatingmethodproposedinthispaperhashigheraccuracy．Keywords：cavitationsalleviationbyaeration；aerator；cavitylength；suddenlateralenlargementandverticaldrop；l

7、ateralaerator掺气是减免泄水建筑物空蚀破坏的有效措施。参数。以往对底空腔长度计算方法的研究，多针对在明流泄水道上布置掺气设施时，以往大多仅采用仅采用底部掺气坎，未设置侧墙掺气坎这类掺气设底部掺气坎，未设置侧墙掺气坎，但该类掺气设施，施，此时，仅有底空腔，无侧空腔，该类掺气坎底空腔可能导致侧墙附近存在局部掺气盲区，进而出现空长度计算方法的主要研究成果有以下4类：抛射体蚀破坏¨。突扩突跌掺气设施，突跌底坎形成底空公式、因次分析经验公式[7]、数值计算和射腔进行底掺气，突扩侧墙形成侧空腔进行侧掺气，从流微元体受力平衡法J，这些方法仅反映

8、了底空腔而可实现对过水断面的全掺气保护u2]。长度受底掺气坎结构参数和水力条件的影响。对突空腔长度是衡量掺气设施效率的一个重要设计扩突跌掺气设施，既有底空腔，也有侧