随着我国水利事业的不断发展和巨型水电站的兴建,一批200m～300m量级的高坝将相继建成,这就意味着其泄洪最大流速将达50.0m/s左右。闸门工作水头愈高,流速愈大,门槽空化问题愈尖锐。到目前为止,对门槽避免空化空蚀破坏方面的试验研究和理论研究范围仍限于较低流速,门槽空化的机理及影响门槽空化特性因素的研究尚未成熟。为了给工程设计和安全运行提供重要科学依据,亟待对高速水流下门槽空化特性进行全面深入的研究。 本文首先在前人研究基础上,分析了门槽水流空化的类型及其影响因素,比较了不同类型门槽的空化特征,对门槽空化的一些性质进行了归纳和总结。为了进一步探讨门槽的空化特性,本文对一系列不同宽深比及不同圆角比的矩形门槽在高流速下(30m/s)进行空化流场数值模拟,并将该方法应用于实际工程中。此外,为寻求空化初生的内在规律和模型试验的比尺效应,本文还对不同突扩比的高速突扩流(30-40m/s)进行了试验研究。 主要研究内容和成果有: (1)根据前人的实验结果和理论研究,深入分析和研究了门槽的空化特性,得出:造成门槽空蚀破坏的原因主要是分离型空化所引起的;而漩涡型空化所引起的门槽空蚀为数较少,破坏程度也较轻;门槽的几何参数宽深比(W/D)、错距比(△/W)、斜坡比(△/X)及圆角比(R/D)是影响门槽空化的主要因素。 (2)为了对门槽水流流场特性、压力特性及空化特性进行全面深入的研