资源描述：
《高水头溢流面体型的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、水利学报1952年g月SHUILIXUEBAO第9期高水头溢流面体型的研究李忠义(水利水电科学研究院)提要本文对.对等空穴数及等安全压力两种减蚀概念的休溢流面减蚀体型的设计准则进行了探讨,,,型进行了分析得到了两类减蚀体型曲线但其基本方程的形式却完全相同只是其中的设计常数.文中提出的数值积分法精度较高,计算简便,可期具有一定的普遍适用意义.文末对两项不同:,大型工程的泄水建筑物所作的分析计算表明在大单宽流量下减蚀曲线的效果显著空穴数可提,.高40一69%左右有效落差可降低24一40%言在,高水头泄水建筑物的设计中空蚀是重要的问
2、题之一国内外有许多高水头泄水,r、、、-建筑物发生了严重的空蚀破坏如G即dCoule丰满水丰bPaTeKH益和KPaC},OJI〔‘’.,K此外类似溢流坝Pc浦等水力枢纽的大坝溢流面都曾发生过不同程度的空蚀破坏,的有倾斜段的无压泄洪洞如Hoer坝和YellowTail坝的泄洪洞及刘家峡水电站的右ov〔:,,〕.这些实例说明,防止高水头泄水建筑物的岸泄洪洞也都发生过严重的空蚀破坏空蚀问题的研究和解决是迫切的.:;目前溢流坝或无压泄洪洞的减蚀措施大致有以下毛种(1)设置通气槽(2);.改善施工工艺(3)采用抗空蚀材料;和(4)改善
3、溢流面体型改善溢流面体型是,它可.2],本文所要研究的以提高边界上的压力和水流空穴数据文献[报导法国的o、BrtChastang等坝的厂房顶泻槽的溢流面及西班牙的Aldead如ila坝溢洪道的溢流面都采用了某种特殊曲线以提高溢流面上的压力及水流空穴数.我国在60年代初也已开始了这方面的研究,〔‘,5,6’.并取得了一些初步结果所述四种减蚀措施都各有一定的适用范围.但改善溢流面体型则是一种较经济的措,它几乎不需增加或很少增加额外费用.因此,施进一步研究溢流面的合理体型具有重要的实际意义.二、等空穴数减蚀曲线当局部压力降低到,.等
4、于或小于当地水温下的汽化压力时在该点就妥产生空穴而:、局部压力降低的主要原因可归纳为以下两方面(1)溢流面的不平整定线误差和绕,、流形式的不良包括表面隆起或下凹和错台都将引起局部流态紊乱流速增加和压力下.;(降这种压力下降值与扰动前的当地流速水头成正比2)由于水流紊动而产生的脉.,L。,动压力经验表明脉动压力也是和当地时均流速水头成正比”因此局部瞬时压‘:力下降的绝对值p可用下式表示水利学报1982年,下~一。,。,p/C么(V丢/29)(1):。。。,;。式中C石考虑溢流面的不平整及紊动影响的瞬时最小压力系数为负值V不平整体
5、上游—的来流时均流速;下水的比重,g重力加速度.—产.—产,—.,p是促成空穴发生的因素P愈大发生空穴的可能性愈大另一方面溢流面上。,。承受的来流时均压力歹和大气压力p它们与蒸汽压力p之差是阻止空穴发生的作用力.故可以用它们的:比值来指示发生空穴现象的可能性。。,.‘、,K=(P+P一P)/P~,/一C石(2)。。。,,,式中一(下+p一p)/双v孟/29)称为空穴数当K一1时表示空穴刚刚可以产生,,,‘。.二O’‘.这时的空穴数称为初生空穴数用吸表示由式(2)可得~一C石及K~叮/由此可见,为了,,,提高溢流面的抗空穴性能或
6、者改善施工工艺降低叭值或者提高水流空穴数。沿流面的分布.,,为了最大限度地提高溢流面上的最小空穴数并使坝面压力沿程无突变林秉南等在60,并给出了等o-〔‘’.年代初首先提出了溢流面反弧段按等空穴数设计的方法曲线方程在文献〔4」的基础上文献仁5]给出了等『曲线的微分方程及其级数解.下面对这个问题继、.续进行分析得出两种设计准则两种联接情况的减蚀曲线方程及改进的解题方法应用前述空穴数的定义及伯努利方程并忽略沿程摩阻,得。。H+(p一P)/下一13)V孟/29式中H—溢流面上某点的落差.根〔8」据二元秉性坐标系的无旋条件得”,gV/
7、a牡+/了~0(4):;咒;r式中V断面上某点的流速该点至水面的法向距离流线在该点的曲.——:—率半径犷假设在断面上沿水深呈直线变化,犷~R一m(h一n)(5):;,式中R该点溢流面的曲率半径饥流线曲率半径变化的比例常数h溢—.——流面上的法向水深由式(4)及(5)得。~Vs‘/仍V(1一mh/R)(6)一’/仍一(1一R)(1饥h/凡)m人/S,,V钾(z一h/ZR)V(m一1)瓦/凡式:v:;V.中该断面自由面上的理论流速该断面的平均流速凹曲线时R为正,—,—,值凸曲线时R为负值若减蚀溢流面上的空穴数保持常量则由式(3)及
8、(6)得:等空穴数减蚀曲线的基本方程如下。一p。下〕1+,。z一’/仍eos夕),(〔H+(p)//()=(扭瓦/R)(H一入s):。。.式中减蚀溢流面起点的水流空穴数,口坝面倾角(图1)下面将对等空—:—穴数减蚀曲线的不同联接条件分别进行分析.,1减蚀曲线与直线联接的情况从
