终结方案空化特性分析

终结方案的水流空化数σ沿程分布见图5.19。

在底板空腔段内有掺气保护,不会发生水流空化。在水舌冲击区下游一定范围内,即桩号20+40m～20+80m区段,水流空化数较小,尽管σ值多在0.3以上,且有掺气保护,但相对而言仍是重点防护区域。

图5.18　深孔底板终结方案时均压强分布

(a)进口顶板时均压强分布;(b)底板时均压强分布;(c)侧墙时均压强分布

侧墙的水流空化数相对底板要小得多,对位于侧空腔下游桩号20+30m～20+70m区段,其σ值多在0.13～0.3,而且与上游水位显著相关,特别是在166.9m以上水位条件下,水流空化数普遍低于0.2,多在0.13～0.2。因此,深孔侧墙较之于底板更易于发生水流空化与空蚀破坏,在施工中应严格控制平整度。

综上所述,三峡深孔终结方案水力特性如下。

(1)水流流态较好。在各种设计运行工况下,均能形成稳定的底空腔,水舌冲击点下游各断面临底水流掺气浓度值在1%～5%,可对底板提供有效的掺气减蚀保护。

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图5.19　深孔终结方案的水流空化数

(a)深孔底板水流空化数沿程分布;(b)深孔侧墙水流空化数沿程分布

(2)底板与侧墙沿程压强分布平顺,无明显不利特征出现。

(3)斜坡段底板水舌冲击区时均冲击压强在14×9.8kPa以内,水舌冲击区及其下游毗邻区域脉动压强均方根值在3.5×9.8kPa以下,两个数值均不大。

(4)侧墙时均压强分布与底板压强分布特性类似,在反弧段侧墙压强维持较大值。

(5)采用1.4m管径的通气管道后,各运行工况下通气量充足。

(6)在百年一遇洪水位以下,即上游水位低于166.9m,平均风速值可控制在60m/s以下;在175.0～180.4m运行工况下,通气管风速达65～67m/s,略高于规范要求的60m/s,若考虑模型试验的缩尺影响,风速值可能还要更大一些。

(7)闸室通风孔采用一孔2.0m直径的管道可以满足设计要求。