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水跃掺气池的掺气特性

水利水电科技进展 2016年第3期36卷 31-35页

作者：吴建华韩东旭周宇河海大学水利水电学院江苏南京210098

针对大单宽流量下传统阶梯溢洪道因流动水深增加,掺气不足,导致极易发生空蚀破坏和消能率降低的问题,提出了一种通过水跃掺气池对阶梯溢洪道流动提供掺气的水跃掺气阶梯溢洪道,采用物理模型试验方法,详细研究了水跃掺气池的掺气特性,包... 详细信息

针对大单宽流量下传统阶梯溢洪道因流动水深增加,掺气不足,导致极易发生空蚀破坏和消能率降低的问题,提出了一种通过水跃掺气池对阶梯溢洪道流动提供掺气的水跃掺气阶梯溢洪道,采用物理模型试验方法,详细研究了水跃掺气池的掺气特性,包括来流条件、掺气池长度、掺气池尾坎高度、水跃流态对掺气特性的影响。结果表明:在现在的研究范围内,在掺气池内和掺气池尾坎后的区域,无论是底板还是边墙淹没水跃流态都有较好的掺气效果;前述流动参数和结构参数通过影响水跃流态影响掺气效果,在利用水跃掺气池对阶梯溢洪道水流掺气时,流态的控制是重要的。

关键词：水跃掺气池阶梯溢洪道掺气特性流态模型试验

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跌坎型掺气槽过流的掺气特性

水利学报 1994年第2期26卷 65-70页

作者：杨永森清华大学水电工程系

本文在分析实测资料的基础卜，探讨了无挑角跌坎型掺气槽空腔区水舌的掺气特性，并重点研究了射流水舌的掺气起始流速，掺气层厚度，断面浓度分布以及通气量等参数的理论预测．

关键词：跌坎掺气槽射流掺气特性

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阶梯溢流坝自由表面掺气特性数值模拟

水动力学研究与进展（A辑） 2004年第2期19卷 152-157页

作者：程香菊罗麟赵文谦李然四川大学高速水力学国家重点实验室四川成都610065

　阶梯溢流坝作为泄水建筑物早已出现。实践发现,经过阶梯溢流坝的水流可以大量卷吸空气,从而增大水体的含氧量,因此可以利用它作为水体复氧、改善水质的措施。但对于阶梯溢流坝复氧能力的理论分析至今尚未见报道。本文引入水气两相流模... 详细信息

　阶梯溢流坝作为泄水建筑物早已出现。实践发现,经过阶梯溢流坝的水流可以大量卷吸空气,从而增大水体的含氧量,因此可以利用它作为水体复氧、改善水质的措施。但对于阶梯溢流坝复氧能力的理论分析至今尚未见报道。本文引入水气两相流模型,用k ε紊流数学模型模拟计算了阶梯溢流坝自由表面掺气的特征量。计算结果与试验资料进行了对比,结果表明,计算值与实测值吻合良好,可以认为本文的数值模拟方法是可行的。这将为阶梯溢流坝复氧能力计算以及从理论上得到阶梯溢流坝的最佳布置形式提供理论基础。

关键词：阶梯溢流坝两相流紊流模型数值模拟掺气特性含氧量

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台阶式溢洪道掺气特性的试验研究

应用力学学报 2003年第4期20卷 97-100页

作者：张志昌曾东洋刘亚菲西安理工大学西安710048

通过试验研究了台阶式溢洪道上的掺气现象以及掺气区域的划分 ,试验表明 ,台阶式溢洪道沿程掺气可以分为非掺气区、掺气发展区和掺气充分发展区等三个区域 ;断面掺气分为台阶影响的含气区、楔形清水区、水中气泡区和空中水滴区。试验还... 详细信息

通过试验研究了台阶式溢洪道上的掺气现象以及掺气区域的划分 ,试验表明 ,台阶式溢洪道沿程掺气可以分为非掺气区、掺气发展区和掺气充分发展区等三个区域 ;断面掺气分为台阶影响的含气区、楔形清水区、水中气泡区和空中水滴区。试验还测量了台阶式溢洪道上的断面掺气浓度及其沿程分布 ,计算了断面含水率 ,提出了初始掺气点的计算方法。与光滑溢洪道相比较 ,台阶式溢洪道具有初始掺气点前移 ,掺气发生早 ,发展快。

关键词：台阶式溢洪道掺气特性掺气浓度初始掺气点空化水流掺气区域划分

掺气坎与过渡阶梯联合作用对阶梯面掺气特性的影响研究

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中国农村水利水电 2020年第3期 98-104页

作者：汤建青杨具瑞昆明理工大学现代农业工程学院昆明650500

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... 详细信息

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。

关键词：过渡阶梯掺气坎掺气特性阶梯面泄水建筑物

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锦屏一级水电站泄洪洞掺气特性研究

锦屏一级水电站泄洪洞掺气特性研究

作者：徐立洲天津大学

学位级别：硕士

随着修建的高坝日益增多,高速水流问题也日益突出,处理不当将严重影响建筑物的运行安全。锦屏一级水电站属于典型的高拱坝泄洪,泄洪洞是电站的主要泄洪方式之一,具有高水头、大泄量、水流条件复杂等特点,对泄洪洞泄流过程中形成的水气... 详细信息

随着修建的高坝日益增多,高速水流问题也日益突出,处理不当将严重影响建筑物的运行安全。锦屏一级水电站属于典型的高拱坝泄洪,泄洪洞是电站的主要泄洪方式之一,具有高水头、大泄量、水流条件复杂等特点,对泄洪洞泄流过程中形成的水气两相流进行深入研究具有重要意义。本文利用锦屏一级泄洪洞泄洪原型观测试验与数值模拟相结合的方式,对泄洪洞通气特性以及水流掺气特性进行相关研究,研究的主要内容以及结论包括:(一)通过锦屏一级水电站泄洪洞水力学原型观测试验,对泄洪洞补气洞风速及噪声、泄洪洞出口风速和噪声以及泄洪洞水流掺气浓度等进行了大小以及分布规律的分析,并对泄洪洞水流的脉动压力、掺气竖井风速等进行了时域以及频域特性分析。(二)利用锦屏一级泄洪洞原型观测试验与数值模拟相结合的方式,对泄洪洞掺气设施后水流挟气量、泄洪洞总进气量分配比例、泄洪洞进气量与水流关系、以及泄洪过程中噪声的相关特性等进行了分析研究。研究成果:得出掺气设施后水流挟气量的经验公式,水流所需的强迫掺气量占总进气量的百分之三十左右,泄洪洞总进气量随水流弗劳德数的减小而增大,并且受洞顶余幅等因素的影响,提出了风速脉动与噪声的相互转换关系式。(三)通过对水流掺气浓度沿程衰减速率以及掺气水深的计算进行研究分析,发现水流掺气浓度衰减速率不适合其他工程直接引用,并通过对主要的掺气水深计算公式的比较,在锦屏一级水电站原型观测的基础上得出霍尔公式、Lakshmano公式以及柴恭纯公式更加符合实际。

关键词：泄洪洞原型观测通气量掺气特性噪声

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突扩式跌坎消力池掺气特性试验研究

突扩式跌坎消力池掺气特性试验研究

作者：张红梅山东农业大学

学位级别：硕士

突扩式跌坎消力池作为一种应用于高水头、大单宽流量工程的新型消能工,既对生态环境比较友好,又能显著降低消力池内部水力学指标,在国内外很多工程中得到了很好的应用。由于侧向突扩的存在,入射水流进入消力池后,流场几何形状发生突变,... 详细信息

突扩式跌坎消力池作为一种应用于高水头、大单宽流量工程的新型消能工,既对生态环境比较友好,又能显著降低消力池内部水力学指标,在国内外很多工程中得到了很好的应用。由于侧向突扩的存在,入射水流进入消力池后,流场几何形状发生突变,水流失去了两侧固体边壁的约束,在主流两侧形成了立轴漩涡,属于典型的三元混合流态,消力池内部水流结构较无突扩跌坎消力池更加复杂。基于此,本文采用理论分析和模型试验的方法对突扩式跌坎消力池掺气水流流态、掺气的分布特性和频谱特性进行了研究,旨在探究掺气水流的内部结构,为工程设计提供参考。主要研究成果及结论如下:(1)基于模型试验,研究了突扩式跌坎消力池和非突扩式跌坎消力池的掺气水流流态,得出了突扩式跌坎消力池掺气水流典型流态为水跃流叠加在射流之上,跃首被射流分裂成两部分,气泡跃移区在泄槽延长线范围内,长度较无突扩跌坎消力池有所减小,气泡悬移区长度有所增加,临底长度有所减小,突扩处为清水回流区,携带部分气泡。(2)基于模型试验,研究了无突扩跌坎消力池和突扩式跌坎消力池底板掺气浓度分布特性,得出无突扩跌坎消力池底板掺气浓度呈降峰型曲线分布,各纵向断面沿程掺气浓度分布均匀;突扩式跌坎消力池底板掺气浓度呈升峰型曲线分布,1/4中线处掺气浓度最大,1/2中线处次之,靠近边墙处掺气浓度最小。(3)基于模型试验,研究了无突扩跌坎消力池和突扩式跌坎消力池内部掺气浓度分布特性,得出顺水流方向,无突扩和突扩式跌坎消力池内部的掺气浓度均沿程衰减,最大值出现在跃首位置;在垂直水流方向,跃首各断面自消力池底部到水面掺气浓度先增加后减少,之后断面的掺气浓度呈随着高度增加而增加的规律;无突扩跌坎消力池各横断面掺气浓度分布均匀;突扩式跌坎消力池内部掺气分布呈中间高两边低。(4)基于模型试验,研究了无突扩跌坎消力池和突扩式消力池底板中线掺气的频谱特性,包括掺气脉动的幅值特性、概率密度分布特性和功率谱特性,得出无突扩和突扩式跌坎消力池底板掺气脉动呈明显偏态分布,掺气脉动能量具有明显的低频特征,能量主要集中在0～20Hz,优势频率在5Hz以内。

关键词：突扩式跌坎消力池突扩比掺气水流掺气特性频谱特性

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试论过水建筑物掺气特性改善城市河流水环境

浙江水利水电专科学校学报 2005年第2期17卷 1-3页

作者：何文学李茶青浙江水利水电专科学校浙江杭州310018

在对城市河流水环境现状分析的墓础上,重点探讨了利用过水建筑物掺气特性实现人工复氧,修复和改善城市河流水环境方面的问题.人工复氧技术改善城市河流水环境不仅必要而且必需,但目前采用的人工复氧措施以压气复氧为多,其运行费用较大.... 详细信息

在对城市河流水环境现状分析的墓础上,重点探讨了利用过水建筑物掺气特性实现人工复氧,修复和改善城市河流水环境方面的问题.人工复氧技术改善城市河流水环境不仅必要而且必需,但目前采用的人工复氧措施以压气复氧为多,其运行费用较大.如何利用河流水系上的过水建筑物自身固有的掺气特性实现复氧,即通过一定的工程或技术措施提高过水建筑物的复氧效率,将复氧过程融汇在水流的岁月流淌之中,不失为一种费省效宏的措施.

关键词：过水建筑物掺气特性人工复氧水环境修复

前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面消能特性的影响

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水利水运工程学报 2016年第4期 118-125页

作者：张靓杨具瑞陈玉壮昆明理工大学现代农业工程学院云南昆明650500 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

将掺气坎布置在宽尾墩出口和阶梯溢流坝首级台阶的中间位置,能有效减小高坝泄水建筑物在高速水流作用下发生空蚀和冲刷破坏的概率。利用水气两相流模型并联合RNG k-ε模型,模拟计算不同前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面掺气浓度和消能特性... 详细信息

将掺气坎布置在宽尾墩出口和阶梯溢流坝首级台阶的中间位置,能有效减小高坝泄水建筑物在高速水流作用下发生空蚀和冲刷破坏的概率。利用水气两相流模型并联合RNG k-ε模型,模拟计算不同前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面掺气浓度和消能特性的影响,前置掺气坎角度依次取8°,10°和11.3°。其中模型采用VOF方法对自由水面进行处理,利用几何重建方式对水气面附近进行插值,采用PISO算法和非定常流算法进行计算。模拟计算结果表明,在不同前置掺气坎角度下,阶梯面平均掺气浓度沿程变化趋势为总体减小并在后几级台阶处保持不变;在靠近掺气空腔后的台阶处,沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为先减后增,而沿阶梯面垂直近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为先增后减,且同一断面的掺气浓度随前置掺气坎角度的增加而逐渐增加;在靠近反弧段的阶梯上,沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为逐渐增大,而沿阶梯面垂直近壁面凸角到凹角方向,掺气浓度的变化趋势为逐渐减小,随着前置掺气坎角度的增加,同一断面掺气浓度随着增大,且泄水建筑物消能率随之增大。

关键词：前置掺气坎角度阶梯溢流坝工程水力学数值模拟掺气特性消能特性