低氣壓環(huán)境下泄水建筑物空化空蝕風(fēng)險增大,環(huán)境氣壓對摻氣減蝕效果的影響程度是高海拔地區(qū)高壩水力設(shè)計(jì)時需重點(diǎn)關(guān)注的問題。采用CFD數(shù)值仿真方法,建立跌坎和挑坎兩種不同體型的摻氣設(shè)施模型,分析不同環(huán)境氣壓下的摻氣設(shè)施的空腔長度,研究環(huán)境氣壓對高速水流摻氣效果的影響。結(jié)果表明,環(huán)境氣壓越低,高速水流摻氣空腔長度越小,摻氣效果越弱,高海拔地區(qū)高速水流防蝕設(shè)計(jì)應(yīng)合理考慮環(huán)境氣壓的影響程度。 

【文章來源】：水電能源科學(xué). 2020,38(07)北大核心

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某水電站中表孔摻氣坎細(xì)部放大圖（高程單位：m)

圖1 某水電站中表孔摻氣坎細(xì)部放大圖（高程單位：m)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101kPa及低環(huán)境氣壓91、81、71、61、51、41、31kPa共八種不同環(huán)境氣壓工況下，跌坎案例的空腔長度值，見表1。由表1可知，環(huán)境氣壓越低，跌坎空腔長度越小，環(huán)境氣壓每降低10kPa對跌坎空腔長度的影響程度在0.39%～4.12%范圍變動，變動范圍較大是由于不同環(huán)境氣壓下跌坎處的水流存在紊動，且空腔邊界不規(guī)則，對空腔長度的測量產(chǎn)生一定影響，但空腔長度隨環(huán)境氣壓的變化趨勢較明顯。

由1.8m挑坎空腔長度計(jì)算結(jié)果（圖3）可知，環(huán)境氣壓越低，挑坎空腔長度越小，環(huán)境氣壓每降低10kPa對挑坎空腔長度的影響程度在0.74%～4.08%范圍變動。通過擬合趨勢線得到環(huán)境氣壓對1.8m挑坎空腔長度的影響程度為2.67%，即環(huán)境氣壓每降低10kPa,1.8m挑坎空腔長度減小2.67%。擬合方程為y=46.27{1-[(101 325-x）/10 000]×2.67%}，相關(guān)系數(shù)為0.991 8。由0.6m挑坎空腔長度計(jì)算結(jié)果（圖4）可知，環(huán)境氣壓越低，挑坎空腔長度越小，環(huán)境氣壓每降低10kPa對挑坎空腔長度的影響程度在0.29%～9.43%范圍變動。通過擬合趨勢線得到環(huán)境氣壓對0.6m挑坎空腔長度的影響程度為2.94%，即環(huán)境氣壓每降低10kPa，挑坎空腔長度減小2.94%。擬合方程為y=11.95{1-[(101 325-x）/10 000]×2.94%}，相關(guān)系數(shù)為0.957 4。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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