1、水工建筑物， 29 卷， 9 号， 1995 旋 涡隧道溢洪道。液压操作条件 M . A .戈蓝， B. zhivotovskii，我 诺维科娃， V . B .罗季奥诺夫，和 NN 罗萨娜娃 隧道式溢洪道，广泛应用于中、高压液压工程。因此 研究这类溢洪道 这是一个重要的和 紧迫的任务， 帮助在水工 建筑中使用这些类型的溢洪道 可以帮助 制定最佳的和可靠的溢洪道结构。 有鉴于此，我们希望 引起 读者的注意，基本上是新的 概念 （即，在配置和 操作条件），利用旋涡流 溢洪道 1， 2， 3， 4 。一方面，这些类型的溢洪道 可能大规模的耗散的动能的流动的 尾段 。 因 此，流量稍涡旋式和轴向流经
2、 溢洪道 的 尾端 ，不 会 产生汽蚀 损 害 。另一方面，在危险的影响 下 ，高流量的流线型面下降超过长度 时， 最初的尾水 管 增加的压力在墙上所造成的离心力的影响。一些结构性的研究隧道溢洪道液压等工程 rogunskii，泰瑞，telmamskii，和 tupolangskii 液压工程的基础上 存在的 不同的经营原则现在已经完成了。 这些结构可能是分为以下基本组： -涡旋式（或所谓的 single-vortex 型）与光滑溢洪道水流的消能在隧道的长度时的研究的直径和高度的隧道；参看。图 1），而横截面的隧道是圆或近圆其 整个长度。涡旋式溢洪道 -与越来越大的能量耗散的旋涡流在较短的长度
3、 - （ 6080）高温非圆断面导流洞（马蹄形，方形，三角形），连接到涡室或通过一个耗能（扩大）室（图 2） 5， 6 或手段顺利过渡 断 7； -溢洪道两根或更多互动旋涡流动耗能放电室 8 或特殊耗能器，被称为 “counter-vortex 耗能 ” 2， 4 。终端部分尾水洞涡流溢洪道可以构造的形式，一个挑斗，消力池，或特殊结构取决于流量的出口从隧道和条件的 下游航道。液压系统用于链接的流量的尾管可能涉及 可以 使用 overflowtype 或 自由落体式结构。涡旋式溢洪道光滑或加速 7 能量耗散的整个长度的水管道是最简单和最有前途的各类液压结构。设计技术涡溢洪道已开发和出版了许多研究
4、 2， 7， 8 ； 特别是，技术是目前可用于计算液压阻力 的 路线和流动率 ， 涡旋式流量和压力。然而，每一个实际工程设计结构也必须进行评估 。 模型调查手段，因为它仍然是不可能评估所有的因素 的操作溢洪道计算方式。因此，让我们一起关注一些重要理论问题。熟悉这些主题 可以 协助设计和研究涡式溢洪道。 评价设计溢洪道 的尺寸 。选择一个特定的溢洪道类型取决于很多因素，如有效的 水头 ，巨大的 escapage 放电，这 是 配置的液压项目（例如，使用一个河引水隧道在运营期间或的水管道水力发电厂在施工期间），在放电的流入尾水渠道，地形及地质特征（特别是可能的长度，尾水腿），和技术经济特点。 入口
5、（入口段的形式，表面或地下输）。入口的设计是根据 设计规范。其目的在 保持其运输能力时，运作中的 水能自由下泄 。轴（垂直或倾斜）。轴的直径是由近等于 尾水管的直径。 最大平均流量在一个轴的范围是 15 - 20 米 /秒。 涡流产生装置。 整个长度的尾 段 溢洪道，以及一定程度的洪水的轴（即，其水力工况QQdes）。 这是 负 责运输能力和流动制度 基本的 条件。 最简单的设计的涡的流动是一个节点，包括在建设一个涡流发生器（平面或平行船中体；参见。 1 和 2）。基本特点是 一个涡流发生器在钢筋混凝土是距离隧道轴线为重心的 “关键 ”的部分地区。；尾水隧道管道以外的涡流发生器；倾斜角度轴引水
6、管道的涡轴发电机。运动学特征旋涡流动和运输能力取决于一个重要的溢洪道 。 对涡流产生装置的设计。该系数的 tangential-type 涡流生成脑电图 =安全装置。，图（图 3）；这里是平均流量在一个圆形出口段的涡流节点）。应该指出的是，涡流节点设计 =空调机作用，哪里是问 是价值的几何参数该涡流发生器需要维持所需的预旋流动。例如， tupolangskii涡旋式溢洪道， Areq=1.4；为 telmamskii水利工程， Areq =0.6；并为 rogunskii 溢洪道，应 安排为 ： Areq =1.1。 另一个特征参数的旋转度对 溢洪道 的尾段 ， 是积分流旋转参数的二 1，2
7、。 预旋 17 后面 0 涡生成装置在距离 3.0dt 从轴的轴可能的基础上确定的图形依赖性：（图 4）。 整体宽度的隧道被确定类型的溢洪道设计和选择整体宽度的隧道被确定类型的溢洪道设计和选择 。 该方法决定耗散过剩能量（无论是 均匀 或越来越密集耗散）。横截面面积的终端部分的尾水隧洞确定等效直径 。 消能室。选择设计 的 尺寸取决于速度旋转流入口和后室长度的尾水隧洞。对尾水隧洞，最好的方法是使用一个渐缩管（或圆柱）段为共轭 条件 之间的切向涡 轮 发电机和消能室。本部分将负责以下功能： 使 减少旋转速度的 水流 进 入 消能室，均衡流量 转向 最大轴部分的流动速率的中央部分，并减少其动态载荷
8、在旋转节点的流量 。 从上述讨论如下，在这些案件中 没有空气压迫，涡旋式溢洪道可能是模仿方面的所有要求的标准。情况是不同的，在案件的掺气水流，这也是难以模型。在水力模型外部大气压力时，空气的体积含量略有不同的流动是矿井下运输的关键的部分，而在物理结构，包埋空气，向下移动，压缩的增加液体压力。因此，在 方案 的溢洪道在泰瑞水利工程（图 1），百分压的物理结构是高达 15 倍，而在开放模型建造一个 1 : 60 规模，压缩的 百分点 在 1.4 - 1.5 范围，即，十分之一的价值发现的领域。此外，在实验中使用的模型，有增加指出在角度的旋转流动中的初始段的尾水隧洞为 不良影响， 排放减少 的内容和
9、空气的混合物增加。因为在物理对象中空气含量的关键部分都是微不足道的。建立一个可靠的模型vortextype 当有一个自由的水平在茎轴和 多余的 的空气的流动，它是必要的隔离该地区的空气在上部和下部的 区域 ，从外部环境，在这些地区减少空气压力根据几何尺度建立一个真空的模型。 溢洪道水力条件的部分。液压操作条件的涡旋式溢洪道不同于相应条件构造配置传统的溢洪道。考虑到这些差异的基础上的结果，实验室研究工作的rogunskii 溢洪道水力发电厂（包括消能室）和溢洪道的水力工程（，泰瑞经营着 均匀 的能量耗散整个隧道的长度 ）。初步设计的 rogunskii 水电厂称为槽的末端结构的 专业 溢洪道；它
10、的目的是， 使 结束流动率达到 60 米 /秒。可以理解的是，流动率是需要采用特殊的保护措施的流线型表面溢洪道 避免 气蚀损伤 。 为了满足这一需要，塔什干水电局工作，与该 公司 的流体力学研究（现在中央水利学院，社会科学研究所的建设，发展经济学）几种版本的溢洪道设计旨在消除的一个重要部分的能量范围内的流动 。通过 溢洪道和大大减少流量的尾水隧洞，排入河道。在 这 个 研究中 ， 为了 弯曲的转折段，传统配置一个竖井溢洪道取而代之的是一个切向流涡流发生器。同样的。涡旋式流创建 整个长度的尾段。液压研究进行了一个模型，模拟了竖井溢洪道在 1 : 50 的比例和包括一个轴测量直径 13 米，高 148米，切涡流产生装置，和尾水隧洞。 研究表明，在进行轴的送水流量旋转节点，中间水位保持在流量小于设计速度。这台标记的大小取决于该 escapage 放电和抵抗的溢流段位于一个较低的水平。在模型几乎完全 封闭 的 空间。 此外，较低水平的水，空气越多限制水的流量将流入旋转节点。稳定旋涡流动与周围的 水环境 和内部气体 ， 核心是形成超越切涡流发生器。由于不对称输水进入涡流发生器在最初的部分，核心的流动是非圆，位于远离中心 截面 的位置 。整个圆柱段长度的管道，气体气芯具有一个波浪状弯 与 曲轴线相吻合与隧道轴线甚至接近 10dx 从轴的轴。作为 nonaerated 流
