50m/s計(jì)算，窄縫出口 2的體型尺寸根據(jù)泄洪建筑物的結(jié)構(gòu)型式及淹沒射流水流流態(tài)設(shè)計(jì)，也可用導(dǎo)氣槽代替。
[0023]在本實(shí)施例中，通氣管道3的布置，應(yīng)力求通道順暢，避免斷面形狀突變，盡量減小供氣阻力，降低鼓風(fēng)設(shè)備功耗。
[0024]下面將上述結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫摻氣裝置布置于高低坎底流消能的邊墻部位，對(duì)總水頭約150m的壩身高低坎泄洪消能進(jìn)行模型試驗(yàn)。具體設(shè)計(jì)如下:扇形通氣腔4呈扁平結(jié)構(gòu)，緊貼邊墻5，位于跌坎6出口，其頂部位置與表孔出口的底板7平齊。扇形通氣腔4的圓心角90度，起始邊豎直布置，與跌坎6對(duì)齊，或利用跌坎立面作為起始邊。窄縫出口 2為圓弧形狀，寬度7.5cm。側(cè)壁的折流坎I緊貼側(cè)壁布置，可與混凝土邊壁澆筑為整體結(jié)構(gòu)。折流坎I呈楔形，高度6m，長(zhǎng)度4m，側(cè)向收縮比下大上小，底部坡比1:20，頂部坡比為O，下游立面均呈三角形形狀，底部寬度10cm。折流坎I下游立面與扇形通氣腔4的起始邊在豎向?qū)ζ?，底部寬度略大于窄縫出口 2的寬度，頂部寬度為0，便于在正常泄流條件下在折流坎I下游形成穩(wěn)定低壓區(qū)，促進(jìn)摻氣在側(cè)壁的發(fā)展。
[0025]本實(shí)施例通過(guò)提供了一種跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，具有以下有益效果:
[0026]I)通過(guò)窄縫出口對(duì)氣流方向的控制，使通入水流的空氣按照窄縫出口的控制隨淹沒射流剪切層流入需要保護(hù)邊墻和底板區(qū)域，在相同摻氣減蝕保護(hù)作用效果下，大大減小了向水流供氣的需氣量(現(xiàn)有的摻氣設(shè)施進(jìn)氣口位于摻氣空腔內(nèi)即可，不能控制氣流的方向
[0027]2)對(duì)跌坎消力池首部淹沒射流剪切區(qū)的有效摻氣，加強(qiáng)對(duì)消力池池首流態(tài)變化區(qū)域邊墻和底板的摻氣保護(hù)，可避免結(jié)構(gòu)遭受空蝕破壞，以利工程安全運(yùn)行(現(xiàn)有的摻氣設(shè)施適用于溢洪道的泄槽和泄洪洞內(nèi)的高流速區(qū)，摻氣裝置上下游的結(jié)構(gòu)體型相差不大，水流流態(tài)相同，坎后必須形成穩(wěn)定的摻氣空腔。本裝置適應(yīng)于溢洪道與消力池的結(jié)合部位，摻氣設(shè)施前后結(jié)構(gòu)體型和水流流態(tài)完成不同，摻氣設(shè)施前為高速急流，摻氣設(shè)施后為淹沒射流，摻氣設(shè)施后不形成摻氣空腔)。
[0028]3)借助窄縫出口與射流剪切區(qū)的壓力差摻氣對(duì)淹沒射流剪切區(qū)實(shí)施摻氣，不需要形成摻氣空腔，水流摻氣且運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，摻氣效果不受泄洪運(yùn)行條件的影響，能夠適應(yīng)與不同的泄流運(yùn)行條件(現(xiàn)有摻氣設(shè)施主要依靠表層紊動(dòng)水流層卷吸空氣，因此坎后必須形成一定長(zhǎng)度的摻氣空腔)。
[0029]4)、該強(qiáng)迫摻氣裝置特別適用于高水頭(60m以上)、大流量(3000m3/s量級(jí))的跌坎底流式泄洪消能。
[0030]5)、該強(qiáng)迫摻氣裝置在下游水位較大變幅范圍內(nèi)，均能保證良好穩(wěn)定摻氣。
[0031]上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0032]上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0033]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0034]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，其特征在于，包括:扇形通氣腔，所述扇形通氣腔設(shè)于跌坎出口，緊貼消力池的邊墻布置，其頂部與表孔溢流面出口的底板平齊；所述扇形通氣腔的前沿設(shè)有窄縫出口 ；所述窄縫出口的上游側(cè)壁，緊靠泄洪道出口設(shè)有折流坎；所述扇形通氣腔與通氣管道連接，所述通氣管道與鼓風(fēng)設(shè)備連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，其特征在于，所述折流坎呈楔形，上窄下寬，下游立面呈三角形，下游立面與所述扇形通氣腔的起始邊在豎向?qū)R，所述折流坎底部的寬度略大于所述窄縫出口的寬度；所述折流坎的頂部與消力池內(nèi)的水面齊平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，其特征在于，所述窄縫出口為弧形或三角形，弧形的中心角小于90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，所述窄縫出口的孔口寬度為5.0?10.cm，孔口方向傾斜指向水面。
【專利摘要】本發(fā)明屬于水利水電領(lǐng)域，尤其涉及一種跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，包括：扇形通氣腔，所述扇形通氣腔設(shè)于跌坎出口，緊貼消力池的邊墻布置，其頂部與表孔溢流面出口的底板平齊；所述扇形通氣腔的前沿設(shè)有窄縫出口；所述窄縫出口的上游側(cè)壁，緊靠泄洪道出口設(shè)有折流坎；所述扇形通氣腔與通氣管道連接，所述通氣管道與鼓風(fēng)設(shè)備連接。本發(fā)明通過(guò)在溢洪道和消力池的結(jié)合部位布置強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，將有壓空氣供給高速淹沒射流起始部位的低壓區(qū)，沿射流剪切帶形成摻氣水流保護(hù)層，能有效保護(hù)消力池邊墻和底板免受空蝕破壞。
【IPC分類】E02B8-06
【公開號(hào)】CN104775405
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510137657
【發(fā)明人】劉之平, 張東, 張宏偉, 吳一紅, 王志剛, 章晉雄, 張蕊, 張文遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月26日