圓弧堰式階梯溢流壩摻氣發(fā)生點數(shù)值模擬研究

王翔宇， 劉 懿， 陳黎莎， 吳 蕾

(1.南京市水利規(guī)劃設計院股份有限公司， 江蘇 南京 210001; 2.浙江水利水電學院， 浙江 杭州 310001)

溢洪道是一種古老的泄流方式，歷史十分悠久，到20世紀，隨著碾壓混凝土筑壩技術(shù)的開發(fā)和應用，階梯式溢洪道迅速發(fā)展。迄今為止，階梯溢洪道已成為一種通用的泄流方式，并且階梯式溢洪道上的水流是否摻氣是工程上極為關(guān)心的問題之一[1]。溢流壩面的不同是階梯式溢流壩相比與傳統(tǒng)溢流壩的區(qū)別。它將光滑的溢流壩面改為階梯狀，消耗更多能量[2]。張志昌等[3]認為摻氣發(fā)生點在階梯溢洪道體型一定的情況下，流量越大，摻氣發(fā)生越遲；在坡度相同的情況下，階梯高度越高，摻氣發(fā)生越早，但如果高度一直不斷增高，摻氣發(fā)生點的位置會趨于穩(wěn)定；而當階梯高度數(shù)值相同時，坡度越大，摻氣發(fā)生越早。汝樹勛等[4]試驗了4種圓弧形階梯溢流壩，它們之間主要是階梯的尺寸不同，同時也研究了溢流壩壩面如何摻氣的原理，計算了摻氣開始的位置同時確定了其計算公式以及曲線，認為，當階梯溢流壩階梯尺寸相同時，摻氣隨著流量的增大發(fā)生的也越早；當流量確定階梯尺寸不同時，摻氣隨著階梯高度的增加而提前。Abbas等[5]認為陡槽的坡度、流量對摻氣發(fā)生點的位置都有影響。并且當幾何與水力條件變化時，即使變化范圍很小，摻氣發(fā)生點的變化也會十分顯著。Anouar等[6]認為水流、坡度階梯形狀以及壁面的粗糙度是決定摻氣發(fā)生點位置的決定性因素。……