[发明专利]一种设置有掺气坎的旋流竖井

说明书

技术领域

本发明属于水利工程中旋流竖井掺气减蚀的技术领域，具体涉及一种设置有掺气坎的旋流竖井。

背景技术

到目前为止，对于旋流式竖井泄洪洞的研究已比较深入，不管是从数值模拟与模型试验相结合的角度分析旋流式竖井泄洪洞的水力特性并对旋流式竖井泄洪洞体型进行不断的优化，还是对旋流式竖井泄洪洞的基本流态、泄流能力、环流空腔直径、壁面压力分布特性、通风孔的通气量以及消能率等等都有了较为深刻的认识，且旋流式竖井泄洪洞也以其布置形式灵活、受特定地形、地质条件的限制小等特点，在现代水利工程中越来越受广大水利工作者的青睐。但是当高水头、大流量(大约1200m³/s左右)并利用竖井旋流式消能时，发现泄洪洞竖井的中下部区域流速很大(大约40m/s左右)，水流空化数较小(大约0.15左右)，因此，竖井壁面容易发生空化空蚀，遭受空蚀的破坏，影响竖井旋流泄洪的安全运行。

发明内容

本发明的目的是针对旋流竖井在高流速的工况下存在的问题，提供一种设置有全新结构的掺气坎的旋流竖井。

为达到本发明目的而提供的一种设置有掺气坎的旋流竖井，其特征在于该旋流竖井是在竖井段中下部壁面设置掺气挑坎，以使掺气挑坎下游近壁水层成为掺气水流。

本发明提供的旋流竖井中设置的掺气挑坎是由与泄洪洞上平段相接后的竖井中部逐渐收缩至中下部壁面突扩形成，且突扩形成的环形掺气挑坎上均布至少二个掺气孔，每个掺气孔中都插接有与大气相通的通气管。通气管可选择埋设在旋流竖井外侧。

由于本发明在竖井段中下部增加了掺气挑坎，水流经过掺气挑坎的突变处时即脱离边壁形成射流，射流水股下面即出现空腔，同时随着射流水股下行即将通过旋流竖井外侧预埋的通气管中的空气导入空腔，使射流水股下缘在行进过程中，扩散掺气形成掺气层；当它继续扩散至竖井侧壁时，又卷入部分空气，致使下游近壁水层成为掺气水流，在沿程一段距离内可保持其掺气浓度不小于防蚀有效的最低浓度值，这样就使其竖井中下部过流面不致遭受空蚀的破坏，保证竖井旋流泄洪的安全运行。

附图说明

图1为本发明立面结构示意图；

图2为图1的A-A向剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出实施例以对本发明作出进一步说明，但所给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，因而本专业的技术人员根据上述本发明的内容和设计思想所作出的非本质的改进和调整也应属于本发明的保护范围。

实施例

如图1所示，本实施例给出的带有掺气坎的旋流竖井是在设置有竖井1旋流消能的泄洪洞组成的水工设施的基础上，将该旋流竖井的竖井1段中下部壁面设置一掺气挑坎2。该掺气挑坎2是由与泄洪洞上平段5相接后的旋流竖井1中部逐渐收缩至中下部壁面突扩形成，且突扩形成的环形掺气挑坎上均布至少二个掺气孔3，本实施例为四个，见图2。每个掺气孔3中都插接有与大气相通的通气管4，通气管4埋设在旋流竖井1外侧，其上端头可伸入上平段5以上部位的竖井1中与大气相通，也可一直保持在旋流竖井1外侧与大气相通，本实施例选择的是后者。