CN111794193A - 高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，包括龙落尾斜坡段，还包括：龙落尾反弧段，其设置为弧形结构，并与所述龙落尾斜坡段的下游端平顺连接；出口水平衔接段，其设置为水平结构，并与所述龙落尾反弧段的下游端平顺连接；出口挑流鼻坎，其设置为弧形结构，并与所述出口水平衔接段的下游端平顺连接。在龙落尾反弧段末端通过出口水平衔接段与出口挑流鼻坎平顺连接，取消较长的下游斜坡段，避免龙落尾反弧末端顺压梯度继续向下游斜坡段发展，导致空化空蚀破坏。

Description

高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构

技术领域

本发明属于水利水电工程领域领域，具体涉及一种高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构。

背景技术

泄洪洞是水利水电枢纽工程中十分重要的岸边泄水建筑物，其主要立面布置为“龙抬头”式、“龙落尾”式、陡槽式、深孔斜/直线式和旋流竖井式，其中“龙抬头”式和“龙落尾”式是高水头、大流量泄洪洞的两种常用布置型式。

在实际运行中，有一部分高水头工程的泄洪洞发生了不同程度的空化空蚀破坏，破坏实例表明反弧段下游一定范围是容易发生空化空蚀的敏感部位，主要原因是反弧段内的水流流速高，流态复杂，水流掺气条件差，在水流离心力作用下沿程压力梯度大，在反弧末端受顺压梯度影响边界层最薄，下切点附近切应力最大，初生空化数很大，容易出现空化空蚀。

对于早期的“龙抬头”式，由于反弧段连接较长的低位平洞(下游斜坡段)，反弧末端发生空蚀破坏轻重程度范围大小不一，最长可达数百米；近期常用的“龙落尾”式布置方式虽然一定程度上减小了反弧下游高流速区的泄洪洞长度，将风险局限于有限范围内，但空化空蚀破坏不可避免，且需进行复杂的三维掺气来避免发生空化空蚀破坏，存在体型复杂、不容易施工或施工难度大等问题。因此设计一种能够消除高流速反弧末端空蚀破坏的连接形式很有必要。

基于上述情况，本发明提出了一种高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，可有效解决以上问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构。在龙落尾反弧段末端通过出口水平衔接段与出口挑流鼻坎平顺连接，取消较长的下游斜坡段，避免龙落尾反弧末端顺压梯度继续向下游斜坡段发展，导致空化空蚀破坏。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，包括龙落尾斜坡段，还包括：

龙落尾反弧段，其设置为弧形结构，并与所述龙落尾斜坡段的下游端平顺连接；

出口水平衔接段，其设置为水平结构，并与所述龙落尾反弧段的下游端平顺连接；

出口挑流鼻坎，其设置为弧形结构，并与所述出口水平衔接段的下游端平顺连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述龙落尾反弧段的弧形结构为圆形的部分结构或者椭圆形的部分结构。

作为本发明的一种更优选技术方案，所述龙落尾反弧段设置为圆弧形结构，并分别与龙落尾斜坡段、出口水平衔接段相切。

作为本发明的一种最优选技术方案，所述龙落尾反弧段的圆心角为14.036°，半径为300m。

作为本发明的一种优选技术方案，所述出口水平衔接段分别与龙落尾反弧段、出口挑流鼻坎相切。

作为本发明的一种更优选技术方案，所述出口水平衔接段沿水流方向的长度为10m。

作为本发明的一种优选技术方案，所述出口挑流鼻坎的弧形结构为圆形的部分结构或者椭圆形的部分结构。

作为本发明的一种更优选技术方案，所述龙落尾反弧段的弯曲方向向上。

作为本发明的一种更优选技术方案，所述出口挑流鼻坎的弯曲方向向上。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

采用上述方案，可使龙落尾反弧段水流平顺、迅速的衔接至出口挑流鼻坎，使龙落尾反弧段末端边界层由薄变厚，避免下切点切应力继续增大；同时取消反弧末端较长的下游斜坡段，不必再设置复杂的三维掺气设施，有效解决反弧末端空蚀破坏问题。

附图说明

图1是本发明的平面布置图；

图2是本发明的剖面示意图。

附图标记：1-龙落尾斜坡段；2-龙落尾反弧段；3-出口水平衔接段；4-出口挑流鼻坎。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1和图2所示，高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，根据泄洪洞进出口高程差合理设计小低坡上平段及龙落尾段体形，包括倾斜的龙落尾斜坡段1，还包括：

龙落尾反弧段2，其设置为弧形结构，并与所述龙落尾斜坡段1的下游端平顺连接；

出口水平衔接段3，其设置为水平结构，并与所述龙落尾反弧段2的下游端平顺连接；

出口挑流鼻坎4，其设置为弧形结构，并与所述出口水平衔接段3的下游端平顺连接。

进一步地，在另一实施例中，所述龙落尾反弧段2的弧形结构为圆形的部分结构或者椭圆形的部分结构作，龙落尾反弧段2的弯曲方向向上；在本实施例中的龙落尾反弧段2优选设置为圆弧形结构，并分别与龙落尾斜坡段1、出口水平衔接段3相切，且所述龙落尾反弧段2的圆心角为14.036°，半径为300m。这样可更好地龙落尾斜坡段1内的洪水接引至龙落尾反弧段2内。

进一步地，在另一实施例中，所述出口水平衔接段沿水流方向的长度为10m。所述出口水平衔接段3分别与龙落尾反弧段2、出口挑流鼻坎4相切并平顺衔接，可确保龙落尾反弧段2末端边界层厚度平稳变化，避免顺压梯度的继续发展。

进一步地，在另一实施例中，所述出口挑流鼻坎4的弧形结构为圆形的部分结构或者椭圆形的部分结构，所述出口挑流鼻坎4的弯曲方向向上，有利于水流顺利起挑。

采用上述方案，可使龙落尾反弧段水流平顺、迅速的衔接至出口挑流鼻坎，使龙落尾反弧段末端边界层由薄变厚，避免下切点切应力继续增大；同时取消反弧末端较长的下游斜坡段，不必再设置复杂的三维掺气设施，有效解决反弧末端空蚀破坏问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，包括龙落尾斜坡段，其特征在于，还包括：

龙落尾反弧段，其设置为弧形结构，并与所述龙落尾斜坡段的下游端平顺连接；

出口水平衔接段，其设置为水平结构，并与所述龙落尾反弧段的下游端平顺连接；

出口挑流鼻坎，其设置为弧形结构，并与所述出口水平衔接段的下游端平顺连接。

2.根据权利要求1所述的高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，其特征在于，所述龙落尾反弧段的弧形结构为圆形的部分结构或者椭圆形的部分结构。

3.根据权利要求2所述的高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，其特征在于，所述龙落尾反弧段设置为圆弧形结构，并分别与龙落尾斜坡段、出口水平衔接段相切。

4.根据权利要求3所述的高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，其特征在于，所述龙落尾反弧段的圆心角为14.036°，半径为300m。

5.根据权利要求1所述的高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，其特征在于，所述出口水平衔接段分别与龙落尾反弧段、出口挑流鼻坎相切。

6.根据权利要求4所述的高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，其特征在于，所述出口水平衔接段沿水流方向的长度为10m。

7.根据权利要求1所述的高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，其特征在于，所述出口挑流鼻坎的弧形结构为圆形的部分结构或者椭圆形的部分结构。

8.根据权利要求1至7任一项所述的高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，其特征在于，所述龙落尾反弧段的弯曲方向向上。

9.根据权利要求1至7任一项所述的高流速泄洪洞消除反弧末端空蚀破坏的连接结构，其特征在于，所述出口挑流鼻坎的弯曲方向向上。

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