大泄量旋涡竖井式泄洪洞设计研究.pdfVIP

水 　　利 　　学 　　报 　2000 年 11 月 SHU IL I 　　XU EBAO 第 11 期 文章编号 : (2000) 高水头大泄量旋涡竖井式泄洪洞的设计研究 1 1 2 2 董兴林 , 郭 　军 , 肖白云 , 周 　钟 ( 1 中国水利水电科学研究院水力学所, 北京　100038 ; 2 国家电力公司成都勘测设计研究院, 四川　成都　610072) 摘要 : 通过几座水电站的导流洞改建旋涡竖井式泄洪洞的试验研究 , 优化结构体型 , 改善流态 , 降低流速防止 结空蚀 , 避免出口冲刷和雾化现象. 使研究成果能满足高水头、大泄量泄洪洞的设计要求. 文中主要对此型式 泄洪洞提出设计原理和系统的设计方法 , 并根据自由旋涡理论和能量方程导出旋涡竖井泄流能力、合成速度以 及壁面压力等水力学计算公式. 关键词 : 旋涡竖井式泄洪洞 　涡室 　旋涡动量矩 　环状水跃 中图分类号: TV6513 　　　　　　文献标识码 : A 旋涡竖井式泄洪洞早在 60 年代意大利 C. Drioli[1 ]和法国 D. Jeanpierre 等人[2 ]就完成了一些研究 [3 ] 成果 , 70 年代后苏联 E. B. Кузнецова等人 继续进行了研究. 他们所研究的旋涡结构是水轮机涡 ( ) 壳形式 无导水板 , 尺寸既大又复杂 , 仅在缓流的引水道 , 泄量不大的一些小型工程上应用 , 如意 ( ) ( ) ( ) [1 ] 大利的蒙特阿金托 Monte Argento 、娜尼 Narni 、柯邦斯 Curbans 等工程 . 泄流量都小于 3 [4 ] 200 m / s , 涡室前引水道的弗汝德数不超过 04 80 年代美国 S. C. Jain 和 90 年代初加拿大 M. C. Quick[5 ]所研究的旋涡结构虽然较简单 , 但仍属于缓流范围. 从 90 年代起瑞士 H. Hager 等人[6 ,7 ] 一 直从事超临界流涡室体型的研究工作 , 所提出的涡室结构也较复杂 , 且导流墙受力不均 , 工程上难以 采用. 95 年水科院结合沙牌工程首次提出一种由常规压力短进水口、明流引水洞连接涡室竖井 , 下 接导流洞的一种泄洪洞体型[8 ,9 ] , 是国内外仅有的一条超临界流旋涡竖井式泄洪洞. 但由于该工程泄 量较小 , 同时所研究的涡室构造尺寸较大 , 故尚不能推广应用到大流量的泄洪洞设计中. 截止 99 年 底又对几座工程的泄洪洞的旋涡结构体型进行优化试验研究 , 使涡室直径在原有的基础上减小 25 % , 消力井深度减小 50 % , 洞内消能率仍保持 80 %以上, 并改善旋涡竖井和泄洪洞的流态 , 降低洞内流 速、可避免发生空蚀和减轻出口冲刷及雾化现象. 本文主要对新的结构