[發(fā)明專利]一種抑制泄水建筑物水流空化的結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310271305.1
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103290818A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴曉兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水電顧問集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 盧宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抑制泄水建筑物水流空化的結(jié)構(gòu)，具體是一種采用能量補(bǔ)償?shù)姆绞揭种扑骺栈慕Y(jié)構(gòu)。本發(fā)明適用于水利水電工程高速水流泄水建筑物的防蝕。

背景技術(shù)

水流空化現(xiàn)象最早于1895年在船舶螺旋槳的推力研究中發(fā)現(xiàn)，水流空化分為三個階段，即：空泡的形成、發(fā)育和潰滅。

高速流動的水體受到壁面的阻滯作用，邊界層能量大量損失，水質(zhì)點(diǎn)被迫向壁面外側(cè)流動，產(chǎn)生邊界層分離渦，形成水流低壓區(qū)，當(dāng)壓力低于水的汽化壓力時，溶解在水體中的微小氣核將膨脹形成空泡，當(dāng)空泡被水流帶至下游壓力較高的部位時，空泡將在瞬間潰滅，空泡潰滅產(chǎn)生的高速微射流會形成巨大的沖擊力，當(dāng)沖擊力反復(fù)作用在壁面時會引起材料的疲勞破壞，稱為空蝕破壞。

對于高速水流泄水建筑物而言，水流空泡潰滅可能造成混凝土表面空蝕破壞，形成惡劣的水流流態(tài)，最終可能對泄水建筑物帶來致命的危害，空蝕破壞在泄水建筑物上時有發(fā)生。目前，在泄水建筑物過流面上設(shè)置摻氣減蝕設(shè)施，利用水流的拖曳作用將空氣卷吸進(jìn)入水體，水流摻氣可以減免空蝕破壞。水流摻氣能夠有效地阻滯空泡的發(fā)育和潰滅過程，但不能阻止空泡的形成，屬于被動防御措施。因此，需要有一種主動的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，阻止水流空泡的形成，抑制水流空化。

發(fā)明內(nèi)容

針對摻氣減蝕設(shè)施存在的問題和不足，本發(fā)明旨在提供抑制泄水建筑物水流空化的結(jié)構(gòu)，通過主動的能量補(bǔ)償來抑制水流空化的發(fā)生。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

所述抑制泄水建筑物水流空化的結(jié)構(gòu)包括埋設(shè)于泄水建筑物內(nèi)的連通管；所述連通管的進(jìn)口端外接加壓設(shè)備；所述連通管的出口端與泄水建筑物的過流壁面連通，連通管的出口端為蓮蓬頭式的多孔口或單一孔口。

其中，所述加壓設(shè)備為空氣壓縮機(jī)或水泵。所述連通管為鋼管或鋼筋混凝土管，或其他管道。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述泄水建筑物上設(shè)有泄水閘門，所述加壓設(shè)備與泄水閘門的啟閉系統(tǒng)聯(lián)動。

下面結(jié)合附圖和原理對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，加壓設(shè)備4與泄水閘門8的啟閉系統(tǒng)聯(lián)動，當(dāng)泄水閘門8開啟時，水流流經(jīng)過流壁面6，高速水流在過流壁面6上形成水流低壓區(qū)7，加壓設(shè)備4向水流低壓區(qū)7壓注空氣或水；其中，壓注的空氣或水的速度不大于過流壁面水流的速度。

本發(fā)明為了抑制水流空泡的形成，向過流壁面的水流低壓區(qū)壓注攜帶能量的流體，對低壓區(qū)水流進(jìn)行能量補(bǔ)償，增加水流的內(nèi)部壓力，改善分離渦水流流態(tài)，提高水流的空化數(shù)，使空化數(shù)高于水流的初生空化數(shù)，避免氣核膨脹，抑制空泡的形成，從源頭上防止水流空化的發(fā)生。加壓設(shè)備可以與泄水閘門的啟閉系統(tǒng)聯(lián)動，也可以在過流壁面的低壓區(qū)安裝壓力傳感器，當(dāng)壓力傳感器檢測到水流低壓區(qū)壓力小于水的汽化壓力時，通過壓力傳感器監(jiān)測的壓力指標(biāo)觸發(fā)加壓設(shè)備。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的剖視圖；

圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)中連通管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)中連通管出口端蓮蓬頭式孔口示意圖。

其中：?1、連通管；2、出口端；3、進(jìn)口端；4、加壓設(shè)備；5、泄水建筑物；6、過流壁面；7、水流低壓區(qū)；8、泄水閘門。

具體實(shí)施方式

參見圖1至圖3，所述一種抑制泄水建筑物水流空化的結(jié)構(gòu)包括埋設(shè)于泄水建筑物5內(nèi)的連通管1；所述連通管1的進(jìn)口端3外接加壓設(shè)備4；所述連通管1的出口端2與泄水建筑物5的過流壁面6連通，連通管1的出口端2為蓮蓬頭式的多孔口或單一孔口。

所述泄水建筑物5上設(shè)有泄水閘門8，所述加壓設(shè)備4與泄水閘門8的啟閉系統(tǒng)聯(lián)動。

所述加壓設(shè)備4為空氣壓縮機(jī)，空壓機(jī)的排氣量為6m³/min，工作壓力0.8MPa。

所述連通管1為鋼管，直徑200mm。

所述水流低壓區(qū)7的面積為10m²，開設(shè)5個孔口，孔口直徑200mm，呈梅花形布置。?