專利名稱：雙渦室摻氣型漩流豎井的制作方法
技術領域：
本發明屬于水利水電工程中使用的消能設施——漩流豎井，特別涉及一種適用于高 水頭大流量的摻氣型漩流豎井。
背景技術：
工程實踐表明，在大流量和高水頭工況下，漩流豎井消能工存在以下問題1)豎 井中流速過高，壁面發生空化空蝕的風險增加；2)由于水流離心力的作用，采用傳統 的環形摻氣坎摻氣變得很困難，無法起到摻氣減蝕的作用。
公開號為CN 101294377A的專利申請提供了一種設置有摻氣坎的漩流豎井，所述摻 氣坎設置在豎井中下段壁面，由與泄洪洞上平段相接后的豎井中部逐漸收縮至中下部壁 面突擴形成。此種結構的漩流豎井與設置傳統環形摻氣坎的漩流豎井相比，雖然能改善 水流的摻氣狀況，使下游近壁水層成為摻氣水流，減輕豎井中下部過流面的空蝕破壞， 但在大流量、高水頭工況下，仍然難以使豎井內充分摻氣，保證水流平穩下泄。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種雙渦室摻氣型漩流豎井，以解決 大流量、高水頭工況下漩流豎井出現空腔封閉致使壁面摻氣不足的問題，從而使水流平 穩下泄，消除豎井壁面的空化空蝕破壞。
本發明所述雙渦室摻氣型漩流豎井，包括上渦室及其下部的收縮段I、摻氣型下渦 室及其下部的收縮段n、通氣管和豎井段，上渦室下部的收縮段I接摻氣型下渦室，摻 氣型下渦室下部的收縮段II接豎井段，通氣管的一端與大氣相通，通氣管的另一端接摻 氣型下渦室頂部，使空氣從摻氣型下渦室頂部進入豎井。
通過實驗，本發明所述雙渦室摻氣型漩流豎井優選以下結構參數
1、 上渦室直徑Di根據進入豎井的水流流量確定，摻氣型下渦室直徑D2^上渦室直 徑D,。
2、 上渦室的長度L產2. 0艮 3.0D,，收縮段I的長度L2與上渦室的長度L!之比為1 :
2~1: i ，收縮段I (3)的坡度/,為i: io i: 15，所述D,為上渦室的直徑。
3、 摻氣型下渦室的長度Lf0.4D2 1.0D2，收縮段II的長度L4與摻氣型下渦室的長度L3之比為2 :1~4 : i ，收縮段n坡度力為l: io~i : 15 ，所述D2為摻氣型下渦室的直徑。
本發明具有以下有益效果
1、 由于在上渦室下部的收縮段I下方設置了摻氣型下渦室，使空氣從摻氣型下渦室頂部進入豎井，因而在大流量、高水頭工況下摻氣效果明顯，水氣混合充分，水流的含氣量大幅度增加，水流流態穩定，消除了豎井壁面的空化空蝕破壞，保證了豎井、泄洪洞的安全運行。
2、 結構參數的優化，保證了本發明所述雙渦室摻氣型漩流豎井的摻氣減蝕效果的穩定性。
圖1是本發明所述雙渦室摻氣型漩流豎井的結構示意圖(從圖2的VI-VI處剖視)；
圖2是圖1的俯視圖，表明了本發明所述雙渦室摻氣型漩流豎井與引渠及壓坡段、泄洪洞的連接關系；
圖3是圖1的I - I剖面圖，該剖面為上渦室的剖面；
圖4是圖1的II-II剖面圖，該剖面為摻氣型下渦室的剖面；
圖5是圖i的m-m剖面圖，該剖面為豎井段的剖面；
圖6是圖1的IV-IV剖面圖，該剖面為壓坡段的剖面；圖7是圖1的V-V剖面圖，該剖面為泄洪洞的剖面。
圖中，1—引渠，2—上渦室，3—收縮段I、 4一通氣管、5—摻氣型下渦室、6—收縮段n、 7—豎井段、8—反弧段、9一壓坡段、IO—泄洪洞、D!—上渦室直徑、D2—摻氣型下渦室直徑、D3—豎井段直徑、L,一上渦室的長度、L2—收縮段I的長度、力一收縮段I的坡度、L3—收縮型下渦室的長度、L4一收縮段II的長度、厶一收縮段II的坡度、Ls—豎井段長度、L「豎井底板至下游連接段高度、L「壓坡段長度、厶一壓坡段坡度、R—反弧段半徑、B—泄洪洞寬度、H—泄洪洞高度。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明所述雙渦室摻氣型漩流豎井的結構作進一步說明。下述各實施例中的的雙渦室摻氣型漩流豎井根據某水電站樞紐工程的泄洪洞設計，所述泄洪洞采用豎井旋流內消能型式，豎井泄洪洞底板高程2690m，頂部高程2852m，引渠的水流流速V^2 20m/s。實施例1
本實施例中，雙渦室摻氣型漩流豎井的結構如圖1、圖2所示，包括上渦室2及其下部的收縮段I3、摻氣型下渦室5及其下部的收縮段H6、豎井段7和通氣管4。上渦室下部的收縮段I3接摻氣型下渦室5，摻氣型下渦室下部的收縮段II6接豎井段7，通氣管4為兩根，對稱安裝在上渦室及其下部的收縮段I外壁，它們的一端與大氣相通，它們的另一端接摻氣型下渦室頂部。上渦室2與引渠1相接，其相接位置是使引渠中的水流從上渦室切向進入豎井；豎井段7下部通過反弧段8、壓坡段9與泄洪洞10接通。
本實施例中，進入豎井的水流流量為400m3/s，所述雙渦室摻氣型漩流豎井的有關結構參數如下
上渦室2的橫截面如圖3所示，其直徑Di為10m,其長度Li為30m;上渦室下部收縮段I3的長度L2為15m，坡度厶為1:10;摻氣型下渦室5的橫截面如圖4所示，其直徑D2為10m，長度L3為5m;摻氣型下渦室下部收縮段I16的長度"為20m，坡度力為1 : 15;豎井段7的橫截面如圖5所示，其直徑D3為7m，其長度L5為92m，豎井底板至下游連接段高度L6為10 m;反弧段8的半徑R為15 m;壓坡段9的橫截面如圖6所示，其長度L7為35 m,坡度j;為1 : 15 ;泄洪洞10的橫截面如圖7所示，其寬度B為5m,其高度H為7m。
實施例2
本實施例中，雙渦室摻氣型漩流豎井的結構如圖1、圖2所示，其構件和各構件的連接方位與實施例l相同，與實施例1不同之處是進入豎井的水流流量為600m3/s，因而改變了結構參數，本實施例所述雙渦室摻氣型漩流豎井的有關結構參數如下
上渦室2的橫截面如圖3所示，其直徑Di為12m，其長度Li為24m;上渦室下部收縮段I3的長度L2為24m，坡度力為1:12;摻氣型下渦室5的橫截面如圖4所示，其直徑D2為14m，長度L3為12m;摻氣型下渦室下部收縮段II6的長度L4為30m，坡度厶為1 : 10;豎井段7的橫截面如圖5所示，其直徑D3為8m，其長度L5為72m，豎井底板至下游連接段高度U為10 m;反弧段8的半徑R為20 m;壓坡段9的橫截面如圖6所示，其長度L7為30m，坡度人為1:10;泄洪洞10的橫截面如圖7所示，其寬度B為5m，其高度H為7m。
權利要求
1、一種雙渦室摻氣型漩流豎井，包括上渦室(2)及其下部的收縮段I(3)、通氣管(4)、豎井段(7)，其特征在于還包括摻氣型下渦室(5)及其下部的收縮段II(6)，上渦室下部的收縮段I(3)接摻氣型下渦室(5)，摻氣型下渦室下部的收縮段II(6)接豎井段(7)，通氣管(4)的一端與大氣相通，通氣管(4)的另一端接摻氣型下渦室頂部。
2、 根據權利要求1所述的雙渦室摻氣型漩流豎井，其特征在于摻氣型下渦室直徑 D2》上渦室直徑Di。
3、 根據權利要求1或2所述的雙渦室摻氣型漩流豎井，其特征在于上渦室(2)的 長度L產2.0" 3.0D"收縮段I (3)的長度L2與上渦室(2)的長度Li之比為1 : 2~1 : 1 ，收縮段I (3)的坡度力為1 : 10~1 : 15，所述DL為上渦室的直徑。
4、 根據權利要求3所述的雙渦室摻氣型漩流豎井，其特征在于摻氣型下渦室(5) 的長度L3-0.4D2 1.0D2，收縮段II (6)的長度L4與摻氣型下渦室(5)的長度L3之比為2 : 1~4 : i ,收縮段n (6)坡度厶為i: io~i: 15 ，所述02為摻氣型下渦室的直徑。
全文摘要
一種雙渦室摻氣型漩流豎井，包括上渦室及其下部的收縮段I、摻氣型下渦室及其下部的收縮段II、通氣管和豎井段，上渦室下部的收縮段I接摻氣型下渦室，摻氣型下渦室下部的收縮段II接豎井段，通氣管的一端與大氣相通，通氣管的另一端接摻氣型下渦室頂部。此種結構的漩流豎井有效解決了大流量、高水頭工況下漩流豎井出現空腔封閉致使壁面摻氣不足的問題，從而使水流平穩下泄，消除豎井壁面的空化空蝕破壞。
文檔編號E02B8/06GK101624819SQ20091006012
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月28日 優先權日2009年7月28日
發明者雨 任, 劉善均, 張建民, 曲景學, 韋 王, 忠 田, 許唯臨, 軍 鄧, 陳劍剛, 剛 雷 申請人:四川大學