向家坝导流底孔通气孔体型空化特性试验研究-论文.pdf

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1、第45卷第12期人民长江Vo1．45．N0．122014年6月YangtzeRiverJune，2014文章编号：1001—4179(2014)12—0074—03向家坝导流底孔通气孔体型空化特性试验研究陈杨，姜伯乐，杨江宁(长江科学院水力学研究所，湖北武汉430010)摘要：在向家坝水电站导流底孔进口顸缘曲线段加设通气孔，可有效改善封堵闸门启闭过程中的流态、脉动压力和启闭力特性，但也可能由此带来空化空蚀问题。加设与否，需要通过减压模型试验予以论证。利用1：40水力学局部模型，针对导流底孔不设通气孔和设3种不同孔径通气孔体型的空化特性进行了减压模型试验研究

2、。结果表明：不设通气孔时，无蒸汽型空化发生；加设通气孔后，蒸汽型空化达到初生状态或初生阶段，空化强度随通气孔直径增大略有加强，但空蚀破坏的可能性较小。加设2个通气孔(孔径113cm)体型的方案，已被用于实际工程中，运用效果良好。关键词：导流底孔；通气孔；水下噪声谱级；空化；向家坝水电站中图法分类号：TV551．13文献标志码：A向家坝水电站位于四川省宜宾县与云南省水富县系统采用标准化、轻型化的模块结构，其特点是提升系交界的峡谷出口处，是金沙江梯级开发的最后一级电统荷载适应范围大、单元重量轻、体积小，便于现场快站。电站总装机容量为600万kW，仅次于三峡、溪

3、洛捷安装和拆除，同时具备多点多单元同步控制功能，行渡水电站，以发电为主，同时兼有改善通航条件、防洪、程检测、监控准确，同步性好，控制组合方式灵活，设备灌溉、拦沙、对溪洛渡水电站进行反调节等综合效益。可回收性好，投资较低。鉴于向家坝水电站坝址的特殊地形、河道水文特由于液压启闭速度较低，启闭过程历时较长，闸门性及枢纽布置总体格局较复杂等多方面因素，该工程启闭时水力条件相对复杂。在导流底孔封堵闸门、门施工导流采用分期导流方式，主要导流建筑物包括导槽水力学模型试验研究中⋯，分析比较了液压启闭方流底孔、坝体预留缺口、中孔等，其中以导流底孔运行案有无通气孔时导流底孔及

4、封堵闸门的水力特性。结时间最长，其进口处设有封堵闸门，需经历3a导流期果表明：若进口顶部不设通气孑L，闸门关闭过程中，孔后才开始下闸蓄水。在一般的水电工程中，通常使用内出现明满流过渡流态，进口顶板出现较大负压，门槽固定卷扬式启闭机进行平板闸门的启闭。固定卷扬式附近区域及闸门底缘压力脉动大且瞬时压力低，闸门启闭机的主要特点是启闭速度相对较快，启闭历时较启闭力也较大；进口顶部加设通气孔后，基本可消除闸短，启闭过程中闸门的水力学条件相对简单，启闭设备门启闭过程中的不利流态，极大地改善底孔顶板、门槽安全可靠度较高，其缺点是设备自重较大、安装工作量附近侧壁以及闸门底

5、缘的压力特性和启闭力特性。因大、设备投资较大，完成导流底孔以及其他非永久运行此，该工程导流底孑L进口顶部有必要加设通气孔。但闸门的启闭后，其拆除工作量大，回收利用率低。针对是，在流速和压力变率较大的进口设置通气口后，由于以上情况，设计提出采用液压张紧提升系统的启闭方最大运行水头高达71m、导流底孔运用时间较长、孔案。液压张紧提升系统的液压提升机构为步进方式，内流速大，可能存在高速水流空化空蚀等方面的水力收稿日期：2014—03—21基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目(CKSF2012027／SL，cKsF2014043／sL)作者

6、简介：陈杨，男，工程师，硕士，主要从事水工模型试验研究工作。E—mail：56072085@qq．COB第12期陈杨，等：向家坝导流底孔通气孔体型空化特性试验研究75学问题，需要通过通气孔减压模型试验予以论证。型(如含气型、蒸汽型等)所体现的噪声量级和频域不本研究选择出口面积较小、洞身较短且具有代表同。因此，根据空化噪声的这些特点，运用声学原理测性的1～4号孔中的一个导流底孔(图1)作为研究对量方法，可有效实用地进行水流空化问题的研究分析。象。底孔进口底板高程为260．00m，进口处设置1扇从空化水流产生机理角度而言，空泡以含气为主的空封堵闸门，门槽(宽1

7、．5m、深1．2m)设于进口端部，化称为含气型空化，以含汽为主则为蒸汽型空化(液处在明流段。底孑L顶部喇叭口为1／4椭圆，其方程为体汽化、空泡“爆炸”性地崩溃而形成的空化)。含气22+Y．．型空化的噪声贡献主频一般分布在80—63kHz及以1A2，喇叭口后收缩成10．0m×14．0m(宽×高)1t4．，下的中低频段，而蒸汽型空化的噪声贡献可分布于80方孔，通过方变圆渐变段过渡成城门洞洞身，出口段洞—200kHz及以上的高频段，据此可判断空化类型。顶压坡至10．0mx12．5m(宽×高)，整个洞身长度为空化噪声信号具有随机性特点，其捕捉(采集)受152．5m

8、。到空化发生概率、声波传递及试验设备固有属性等诸多因素的影响，通常