摘要：高水头泄洪放空洞弧形闸门出口往往需要设置掺气设施，减免高速水流空化空蚀破坏，由于有压出口区域水流流态与结构壁面相互作用复杂，易导致掺气减蚀保护失效，目前，其核心水力致灾原因尚不明确，并且制约着适用于弧形闸门掺气减蚀的技术研发。本文结合实际工程中高水头弧形闸门出口侧墙空蚀破坏实例，采用水力学模型试验与数值模拟的方法，对空蚀破坏的水力学成因进行系统分析，并提出了掺气减蚀水力设计方案。结果表明，弧形闸门泄流运行时，高速水流横向扩散显著，侧空腔掺气效果较差，在侧向附壁过程中形成侧墙冲击-低压反射区，导致附壁区水流空化数较低，并存在侧墙清水区域，二者共同作用导致泄洪放空洞侧墙发生空化空蚀破坏，这种不利影响在大流量、闸门局开条件下更为严重。基于提高侧墙水流空化数与改善侧掺气空腔掺气效果，提出了侧墙二级收缩掺气坎，实现低压空蚀风险区域水流脱壁，末端侧向水流附壁全断面掺气减蚀。本研究成果将为弧形闸门出口掺气减蚀水力设计提供科学依据，保障高水头泄洪建筑物的安全运行。
文章目录
1 研究方法与水力条件
1.1 物理模型试验
1.2 数值模拟
1.3 侧墙空蚀破坏概况
2 弧形闸门出口侧墙空化特性
3 弧形闸门出口侧墙掺气减蚀研究
3.1 侧掺气水力优化设计
3.2 掺气水流水力特性对比分析
4 结 论