田 甜， 郭 悦， 徐国宾

(1.天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室， 天津300072； 2.水利部发展研究中心， 北京100038)

1 研究背景

漩涡是一种常见的水力现象，经常出现在水利工程中的电站引水口、泄洪洞、泄洪闸门等引水、泄水建筑物前，对水利工程的正常运行造成不利影响。以漩涡的形态和强度为依据，一般可定性地将漩涡分为3类：不吸气漩涡，间歇性吸气漩涡以及贯通式漩涡[1-2]。从工程角度出发，可将漩涡分为自由表面漩涡、流体内部漩涡、管道螺旋流[3]。美国Alden实验室依据试验现象，将漩涡分为6种类型：1和2类型近于无漩涡，自由水面无凹陷，没有或仅有少量环流；3和4类型为弱漩涡，自由水面出现轻微凹陷，表层形成环流，初步形成气核；5和6类型属于强漩涡，自由水面下陷明显并形成或趋于形成稳定气核，裹挟空气进入进水口[4]。

随着水电能源的开发，水工建筑物进水口前的漩涡问题逐步引起关注和重视。我国的溪洛渡、漫湾、龙羊峡、宝珠寺、紫坪铺等水利工程均出现过不同程度的漩涡问题，在国外众多国家也有类似的工程问题发生。不同类型的漩涡对工程的影响程度是不同的，当进水口前出现危害较大的吸气漩涡时，将导致引水、泄水建筑物流态恶化、过流能力降低、水流脉动加剧、卷吸漂浮物等问题，对工程安全造成威胁。因此对于进水口前漩涡的研究主要集中于危害较大的吸气漩涡，包括间歇性吸气漩涡和贯通式漩涡，即Alden实验室分类中的强漩涡。……