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第 !" 卷第 # 期&’()!" *’)#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!$$" 年 % 月+>7) !$$"+,-./012 3/ 4031/01 ./, 5106/’(’7!8 ’9 :.;1< =12’><012基金项目 ： 国家自 然科学基金 （?$#"@$!?）作者简介： 牛争鸣 （A@?" —），男，陕西佳县人，教授，博士，从事高速水流的水力特性研究。 BCD.3(： /3>EDFG.>;) 1,>) 0/水平旋流泄洪洞的基本流态与影响因素牛争鸣A，张宗孝A，张壮志!（A ) 西安理工大学水利水电学院，陕西 西安"A$$#%； !) 中国长江电力股份有限公司，湖北 宜昌##H$$!）摘要： 通过模型试验， 对上下游水位、通气孔直径、水平洞洞长和起旋器收缩断面面积比对水平旋流泄洪洞的流态的影响进行了 研究。 结果表明， 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 H 种基本流态， 流态的分类与转变受各种因素的影响； 通气时， 水平旋流洞内 旋流的空腔直径大而均匀， 水流旋转的强度增大； 不同 的洞长， 流态从吸吮流向淹没流转变时过渡区的相对上下游水位差相同， 但洞长越大， 吸吮流的范围越大， 转变为自 由流流态时所需要的起旋器出口 的水流弗劳德数也越大； 起旋器出口 面积比不同时， 流态分区的临界水力条件是不同的。关键词： 泄洪洞； 水平旋流； 模型试验； 基本流态； 影响因 素中图分类号： 5&I?A文献标识码： +文章编号：A$$I!"I#" （!$$"）$#!$$$A!$?!"#$% &’() *"++,-. $. /(-$0(.+"’ -(+"-1 &’() #*$’’)"1 +2..,’# ".3 $+# $.&’2,.%$.4 &"%+(-#55*JK L61/7CD3/7A， LM+*N L’/7CG3.’A， LM+*N L6>./7CE63!（A ! "#$%&%’%( )* +,%(- .($)’-/($ ,#0 120-)3(4(/%-&/ 5#6&#((-&#6， 7&’ ,# 8#&9(-$&%2 )* :(/;#)4)62，7&’ ,# "A$$#%， <;&#,； !! <;&#, =,#6%>( 54(/%-&/ ?)@(- <) ! ， A%0! ， =&/;,#6 ##H$$!， <;&#,）67#+-"%+： O.21, ’/ D’,1( ;12;2， . 2;>,8 P.2 Q1<9’<D1, ’/ ;61 3/9(>1/012 ’9 ;61 >Q2;<1.D ./, ,’P/2;<1.D P.;1< (1-1(2， ;61,3.D1;1< ’9 -1/; 6’(1， ;61 (1/7;6 ’9 2Q3((P.8 ;>//1(2， ./, ;61 .<1. 0’/;<.0;3’/ <.;3’ ’9 <’;.<8 9(’P 71/1<.;’< ’/ ;61 9(’P Q.;;1</ 3/;61 6’<3E’/;.( <’;.<8 9(’P 2Q3((P.8 ;>//1() 561 <12>(; 26’P2 ;6.;， >/,1< ;61 0’/,3;3’/ ’9 Q<122><1 9(’P， ;61 9(’P 3/ ;61 2Q3((P.8;>//1( 0./ R1 ,3-3,1, 3/;’ ;6<11 Q.;;1</2， 3) 1) ;61 9<11 9(’P Q.;;1</， ;61 .R2’<R3/7 9(’P Q.;;1</， ./, ;61 2>RD1<71, 9(’P Q.;;1</，./, ;6.; 0(.223930.;3’/ ./, 0’/-1<23’/ ’9 ,3991<1/; 9(’P Q.;;1</2 .<1 3/9(>1/01, R8 D./8 9.0;’<2) S’<1’-1<， 2’D1 0’/0(>23’/2 .<1,<.P/ .2 9’((’P2： 3/ -1/;3(.;3’/ 2;.;1， ;61 0.-3;8 ’9 <’;.<8 9(’P 3/ ;61 2Q3((P.8 ;>//1( 32 >/39’<D P3;6 (.<71 ,3.D1;1<， ./, ;613/;1/23;8 ’9 9(’P <’;.;3’/ 3/0<1.212； 9’< ,3991<1/; (1/7;62 ’9 ;61 2Q3((P.8 ;>//1(， ;61 <1(.;3-1 ,3991<1/01 R1;P11/ >Q2;<1.D ./,,’P/2;<1.D P.;1< (1-1(2（ 13;） B; 3/ ;<./23;3’/.( E’/1 P61<1 ;61 .R2’<R3/7 9(’P Q.;;1</ 32 0’/-1<;1, ;’ ;61 2>RD1<71, 9(’P Q.;;1</32 3/-.<3.R(1； ;61 (’/71< ;61 2Q3((P.8 ;>//1(， ;61 P3,1< ;61 <./71 ’9 .R2’<R3/7 9(’P， ./, ;61 7<1.;1< ;61 T<’>,1 />DR1< .; ;61 ’>;(1;’9 <’;.<8 9(’P 71/1<.;’< /11,1, 9’< ;61 0’/-1<23’/ ’9 ;61 .R2’<R3/7 9(’P Q.;;1</ 3/;’ ;61 9<11 9(’P Q.;;1</； 9’< ,3991<1/; .<1.0’/;<.0;3’/ <.;3’2 .; ;61 ’>;(1; ’9 <’;.<8 9(’P 71/1<.;’<， ;61 0<3;30.( 68,<.>(30 0’/,3;3’/2 9’< 9(’P Q.;;1</ <173’/.(3E.;3’/ .<1 ,3991<1/;)8,1 )(-3#： 2Q3((P.8 ;>//1(； 6’<3E’/;.( <’;.<8 9(’P； D’,1( ;12;； R.230 9(’P Q.;;1</； 3/9(>1/03/7 9.0;’<为了解决水利水电工程高坝建设中的高速水流问题，探讨将大尺度导流洞改建为永久式泄洪洞，以缩短工期和降低工程造价，从 !$ 世纪 @$ 年代起，国内就开始了旋流式内消能泄洪洞的研究工作［A］。 由公伯峡水电站右岸导流洞改建的国内第一个较高水头、较大流量的水平旋流式内消能泄洪洞的运行成功，将为这一类型的内消能泄洪洞提供研究、设计和工程示范的实例， 将极大地促进该类型旋流内消能泄洪洞的推广与应用。 中国水利水电科学研究院和西北水利水电勘测设计研究院针对这一工程进行过许多工程方案的试验研究， 笔者对这一类型的水平旋流内消能泄洪洞的基本水力特性进行了较深入系统的研究［!!AA］。流态的变化与临界水力条件是进行泄水建筑物水力特性分析的基本前提与依据，也是泄水建筑物设计与工程应用的基本条件。 通过对流态变化的观测和对引起流态变化因素的分析，对建立各物理量之间的相互关系和对试验资料的整理分析有非常重要的作用。 本文在国家自 然科学基金的资助下，通过模型试验，研究了通风孔的直径、水平洞的长度和起旋器出口面积比变化对水平旋流内消能泄洪洞流态的影响。9试验模型体型及尺寸本文所采用的试验模型体型及尺寸如图 A 所示。 模型试验按重力相似准则设计， 在本文模型试验的工况范围内， 模型试验的水流流态均处于阻力?A?水利水电科技进展， !$$"， !" （ #）:(4： $!?!%H"%IHH?53C,&4： D>F ;;’ ! (0’ ! /#;%%E： BBFFG ! ;;’ ! (0’ ! /#