赵 洋， 牛争鸣， 李奇龙， 王天时， 贾 飞

(西安理工大学， 陕西 西安 710048)

1 研究背景

旋流式消能是在旋流洞内设置起旋装置[1]，使水流在洞内发生旋转进行消能的内消能方式，具有消能率高、施工简单和布置灵活等优点[2-3]。曹双利[4]通过模型试验，在旋流条件下对水平旋流内消能泄洪洞环流空腔内气体压强的变化规律及与各水力特性的关系进行了研究。南军虎等[5]采用原型与不同比尺模型试验对比和理论分析的方法，研究了公伯峡水平旋流泄洪洞的水力特性，初步探讨了模型的缩尺效应，并且发现水流挟气使空腔内形成负压，通风由通气孔进出口的压差产生，空腔内真空度是原、模型通风量相似的主要影响因素[6]。李奇龙等[7-8]通过数值模拟计算发现旋流洞段发生空化空蚀可能性较小，而扩散段末端有出现空化空蚀的可能性，然后对泄洪洞在不同阻塞体型下的流态进行研究。洪镝等[9]研究表明环形掺气坎上游竖井段、起旋室内及水平旋流洞内压力随时间变化趋势原型和模型的基本一致，符合重力相似准则。

牛争鸣等[10]通过模型试验发现在竖井为有压流的条件下，水平旋流泄洪洞的流态可分为自由流、吸吮流和淹没流3种基本流态。南军虎等[11-12]发现数值模拟能够客观地反映出空腔旋流内部的流场特性。栗帅等[13]通过数值模拟获得了各个流段不同的水流流态、流速、压强以及消能率的沿程分布和特性，计算结果与试验结果符合良好。……