本實用新型涉及水利水電工程，具體為一種有效消除水流能量，避免產(chǎn)生空化空蝕破壞的翼型洞塞消能工。

背景技術(shù)：

水利水電工程中，有壓泄洪洞作為泄洪的一種有效方式，承擔著較為重要的作用，由于洞內(nèi)流速常常很大，工程上往往采用各種方式在其沿程進行消能。有壓隧洞沿程消能的中心思想就是，利用過流邊界的急劇束窄或者擴散引起的水流流線的劇烈變化造成的水頭損失進行消能。

目前，常用的消能工為孔板消能工和洞塞消能工兩種，孔板消能工已成功應用到水利工程當中，其消能主要發(fā)生在孔板突擴后的強紊動剪切區(qū)，然而由于孔板銳緣流速大，水流分離，進而造成該部位極易發(fā)生空化現(xiàn)象。

而洞塞消能工，其針對順直洞塞進口處壓強低容易發(fā)生空化的弱點，對其抗空化性能進行了改進，然而，該洞塞雖然對順直洞塞的抗空化性能進行了優(yōu)化，但是對于能量的進一步消除卻沒有明顯的作用。另外，諸多試驗證明，洞塞進口位置由于體型突縮的緣故，該斷面流速急劇增大而壓強大幅減小，從而使得洞塞進口位置極易發(fā)生空蝕空化，洞塞收縮斷面由于洞徑減小，該斷面流速急劇增大，從而使得壓強大幅下降，這將導致該斷面空化數(shù)減小，從而增大空蝕空化風險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的就是現(xiàn)有水利水電工程中，泄壓洪洞洞塞消能工可能產(chǎn)生空化空蝕破壞的問題，提供一種有效消除水流能量，避免產(chǎn)生空化空蝕破壞的翼型洞塞消能工。

本實用新型的翼型洞塞消能工，設(shè)置在泄洪洞內(nèi)，其特征在于該翼型洞塞消能工包括泄洪洞塞和翼型擴散部，泄洪洞塞設(shè)置在泄洪洞內(nèi)，翼型擴散部設(shè)置在泄洪洞塞入口處，翼型擴散部內(nèi)部空心，其空心處呈圓臺狀，翼型擴散部入口處的內(nèi)徑大于泄洪洞內(nèi)徑，翼型擴散部入口處上、下兩側(cè)與水流的水平面之間分別形成一個泄壓空間。

所述的翼型擴散部迎水斜面與水流平面的夾角α為銳角。

所述的翼型擴散部出口處的內(nèi)徑等于泄洪洞塞入口處內(nèi)徑。

所述的泄洪洞塞內(nèi)部空心處為傾斜的收縮式洞塞，入口處內(nèi)徑大于出口處內(nèi)徑。

所述的泄洪洞塞內(nèi)部空心處為階梯狀的臺階洞塞，入口處內(nèi)徑大于出口處內(nèi)徑。

所述的泄壓洞內(nèi)徑為D₀ ，泄洪洞塞長度L₂ =（0.35~2.0）D₀ ，出口處的內(nèi)徑D₁與進口處的內(nèi)徑D₂ 之比D₁ /D₂ =0.7~1，D₁ =（0.25~0.75）D₀ ；翼型擴散部長度L₁ =（0.4~0.8）L₂ ，直徑D₃ =（1.2~2.0）D₀ 。

本實用新型在常規(guī)洞塞消能工的首部位置增設(shè)一突擴結(jié)構(gòu)，使洞塞束窄部分的水流沿擴散頭部流動，由于邊界的束縛作用，水體在擴散體內(nèi)部的泄壓空間產(chǎn)生強烈的旋滾從而實現(xiàn)能量耗散的大幅提高。突擴結(jié)構(gòu)有利于增大有壓洞的局部壓強，進而增大該位置的空化數(shù)，并最終實現(xiàn)提高該處的抗空蝕空化能力的目的。

隨著空化數(shù)減小至一定數(shù)值大小，空化云首先在洞塞進口處的角隅，即洞塞進口處泄壓空間的漩渦區(qū)產(chǎn)生，隨著空化數(shù)的減小，空化云不斷在洞塞進口處沿徑向發(fā)展，直至覆蓋整個洞塞進口，隨著空化數(shù)的進一步降低，空化云逐漸向下游發(fā)展直至覆蓋整個洞塞段，洞塞進口段的管壁是首先遭受空蝕破壞的地方，這主要是由于洞塞進口部分凸角的存在，使得洞塞前部水體流線在該位置處發(fā)生急劇變化所致，故而提高該處的抗空蝕空化能力的關(guān)鍵在于減小水流斷面收縮程度，因此在翼型擴散部的泄壓空間部分迎水面設(shè)置一個與水流平面向為銳角的夾角α。

本實用新型的翼型洞塞消能工，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計科學，使用方便，相對于現(xiàn)有的收縮洞塞或者是臺階洞塞，翼型洞塞除較大程度上地提高了前面兩種洞塞的抗空蝕空化破壞能力以外，還大幅增加了該結(jié)構(gòu)的消能效率，具有極大的應用價值。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型流態(tài)示意圖。

其中，泄洪洞1，翼型擴散部2，泄洪洞塞3，泄壓空間4。

具體實施方式

實施例1：一種翼型洞塞消能工，設(shè)置在泄洪洞1內(nèi)，泄洪洞1內(nèi)徑D₀ =3.0m，該翼型洞塞消能工包括泄洪洞塞3和翼型擴散部2，泄洪洞塞3設(shè)置在泄洪洞內(nèi)，翼型擴散部2設(shè)置在泄洪洞塞3入口處，翼型擴散部2內(nèi)部空心，其空心處呈圓臺狀，翼型擴散部2入口處的內(nèi)徑大于泄洪洞1內(nèi)徑，翼型擴散部2入口處上、下兩側(cè)與水流的水平面之間分別形成一個泄壓空間4。其中，泄洪洞塞3長度L₂ =1.5D₀ =4.5m，出口的內(nèi)徑D₁ =0.5D₀ =1.5m，入口的內(nèi)徑D₂ =D₁ /0.75=2.0m；翼型擴散部2長度L₁ =0.6L₂ =2.7m，洞塞翼型擴散頭部直徑D₃ =1.5D₀ =4.5m。翼型擴散部2迎水斜面與水流平面的夾角α為60°。翼型擴散部2出口處的內(nèi)徑等于泄洪洞塞3入口處內(nèi)徑。泄洪洞塞3內(nèi)部空心處為傾斜的收縮式洞塞，入口處內(nèi)徑大于出口處內(nèi)徑。

實施例2：一種翼型洞塞消能工，設(shè)置在泄洪洞1內(nèi)，泄洪洞1內(nèi)徑D₀ =3.0m，該翼型洞塞消能工包括泄洪洞塞3和翼型擴散部2，泄洪洞塞3設(shè)置在泄洪洞1內(nèi)，翼型擴散部2設(shè)置在泄洪洞塞3入口處，翼型擴散部2內(nèi)部空心，其空心處呈圓臺狀，翼型擴散部2入口處的內(nèi)徑大于泄洪洞1內(nèi)徑，翼型擴散部2入口處上、下兩側(cè)與水流的水平面之間分別形成一個泄壓空間4。其中，泄洪洞塞3長度L₂ =2D₀ =6m，出口的內(nèi)徑D₁ =0.4D₀ =1.2m，入口的內(nèi)徑D₂ =D₁ /0.5=2.4m；翼型擴散部2長度L₁ =0.8L₂ =4.8m，洞塞翼型擴散頭部直徑D₃ =2D₀=6m。翼型擴散部2迎水斜面與水流平面的夾角α為60°。翼型擴散部2出口處的內(nèi)徑等于泄洪洞塞3入口處內(nèi)徑。泄洪洞塞3內(nèi)部空心處為階梯狀的臺階洞塞，入口處內(nèi)徑大于出口處內(nèi)徑。