水平向涡流水流结构与气体迁移扩散特性研究

摘要

在掺气减蚀研究中,气体的迁移扩散对减蚀效果有重要影响。为研究水平向涡流水流中的气体迁移扩散特性,建立了水平向涡流模型,通过物理模型试验及数值模拟对水平向涡流掺气水流进行分析。结果表明:数值模拟计算能较为全面地提供三维流动的流场分布情况;水流结构可划分为附壁流动区、水平向涡流区、壅水回流区以及表面旋滚区;气体卷吸的部位是水面各水流结构区交汇处,水平向涡流区、壅水回流区、表面旋滚区掺气浓度随来流量及堰上水头升高而增加,附壁流动区掺气浓度随来流量及堰上水头升高而减小;附壁流动区、表面旋滚区、水平向涡流区掺气浓度沿程先增大后减小,壅水回流区沿程掺气浓度先减小后增大。研究成果可为泄水建筑物或消能工预防空化空蚀现象的发生提供参考。