立轴旋涡试验方法技术

本发明专利技术提供了一种立轴旋涡试验方法，包括如下步骤：从空腔的下方的多个进水区域向所述空腔中通入水；位于多个所述进水区域内侧的出水区域出水；当所述空腔中进水量与出水量平衡时，逐渐减小所述空腔的进水量；当所述空腔中水的液面高度小于临界淹没深度时，所述空腔中产生旋涡；有效的解决目前旋涡的产生研究存在困难、无法实现预判的问题，实现旋涡产生机理的研究，方便对实际工程中旋涡产生的预判，进而避免水利工程中的旋涡产生及旋涡的破坏影响，提高水利工程的安全系数。

Vertical axis vortex test method

The invention provides a vertical vortex test method, which comprises the following steps: from the cavity beneath a water inlet area to the cavity pass into the water; the water outlet is located in the region of the plurality of inlet area inside the cavity; when the water quantity and water balance, decreasing the amount of water the cavity surface of the cavity; when the water height is less than the critical submergence depth, the vortex in the cavity; an effective solution to the current problems of the vortex, unable to achieve the anticipation, implementation of the generation mechanism of vortex, the vortex is convenient in practical engineering to predict and avoid impact of water conservancy project in vortices and vortex, improve the safety factor of water conservancy project.

【技术实现步骤摘要】
立轴旋涡试验方法
本专利技术涉及水利工程
，特别是涉及立轴旋涡试验方法。
技术介绍
漩涡运动是自然界中一种较常见的现象，所有的流体包括气体、液体等在外力扰动时都有可能产生漩涡，如天气现象中的“龙卷风”就是空气扰动产生的一种漩涡。水流扰动产生的漩涡更是随处可见，如抽水马桶中的水流，洗手池中的水流等我们都可能经常见到水流漩涡的产生。对于水利工程中的引水设施，一旦产生漩涡，特别是产生贯通性漩涡时，对工程的运行效率甚至工程安全的影响都是巨大的，如贯通性漩涡会显著降低引水流量，另一方面就是漩涡可能携带气体进入水工设施的工作空间，导致工作效率降低，设置引起气蚀破坏，导致工程事故。水工建筑物进水口前形成立轴旋涡是较常见的水力现象。污物通过旋涡过多地吸附到拦污栅上会产生较大的水头损失。在发电引水管道、导流隧洞、泵站、溢洪道等进水口前经常发生立轴旋涡现象，不仅恶化进口流态，减小过流能力，而且严重时会引起机组或结构物的振动，降低发电效率。研究表明指出旋涡挟带1％的空气会导致离心泵的效率下降15％。更为严重的是：旋涡对水电站运行极其有害，它将空气带入进水口引水管道和水轮机室加剧了水流脉动，从而增大了脉动压力幅变，并可能引起闸门振动或造成建筑物的空蚀。因此近年来国内外学者对旋涡问题进行了许多模型试验与原型观测研究。例如在漫湾、黄坛口、托海、宝珠寺、石头河、水口、紫坪铺、南水北调东线的穿黄工程、三峡水电站的进口处等一批水电工程的模型试验中出现过立轴旋涡。因此，研究旋涡产生机理，以及对实际工程中旋涡产生的预判，避免水利工程中的旋涡产生及旋涡破坏带来的影响是亟需解决的问题。专利技术内容基于此，有必要针对目前旋涡的产生研究存在困难的问题，提供一种能够模拟旋涡产生的立轴旋涡试验方法。上述目的通过下述技术方案实现：一种立轴旋涡试验方法，包括如下步骤：从空腔的下方的多个进水区域向所述空腔中通入水；位于多个所述进水区域内侧的出水区域出水；当所述空腔中进水量与出水量平衡时，逐渐减小所述空腔的进水量；当所述空腔中水的液面高度小于临界淹没深度时，所述空腔中产生旋涡。在其中一个实施例中，所述立轴旋涡试验方法还包括如下步骤：当逐渐增加所述空腔的进水量时，所述空腔中水的液面高度逐渐增加，旋涡逐渐消灭。在其中一个实施例中，所述从空腔的下方的多个进水区域向所述空腔中通入水的步骤包括如下步骤：采用垂向进水方式向所述空腔中通入水；水经过多个所述进水区域中的多个垂向进水区域进入所述空腔中。在其中一个实施例中，所述采用垂向进水方式向所述空腔中通入水包括如下步骤：水分配流动到对应多个所述垂直进水区域的位置后进行均压；均压后，水经所述垂直进水区域进入所述空腔中。在其中一个实施例中，调节水分配时的流量，以逐渐增加或减少采用垂向进水方式向所述空腔中通入水的进水量。在其中一个实施例中，所述从空腔的下方的多个进水区域向所述空腔中通入水的步骤还包括如下步骤：采用斜向进水方式向所述空腔中通入水；水经过多个所述进水区域中位于所述垂向进水区域外侧的多个斜向进水区域进入所述空腔中。在其中一个实施例中，所述采用斜向进水方式向所述空腔中通入水包括如下步骤：水分配流动到对应多个所述斜向进水区域的位置后进行均压；均压后，水经所述斜向进水区域进入所述空腔中。在其中一个实施例中，调节水分配时的流量，以逐渐增加或减少采用斜向进水方式向所述空腔中通入水的进水量。在其中一个实施例中，先采用垂向进水方式向所述空腔中通入水，再采用斜向进水方式向所述空腔中通入水；或者，同时采用垂向进水方式与斜向进水方式向所述空腔中通入水。采用上述技术方案后，本专利技术的有益效果为：本专利技术的立轴旋涡试验方法，从空腔的下方的多个进水区域向空腔中通入水，同时，水从空腔的出水出水区域中流出；当空腔的进水量与出水孔的出水量平衡时，逐渐减小空腔的进水量，空腔中的液面高度逐渐降低；当空腔中的液面高度低于临界淹没深度时，空腔中产生旋涡，并随着液面高度的逐渐降低，旋涡逐渐变大；有效的解决目前旋涡的产生研究存在困难、无法实现预判的问题，实现旋涡产生机理的研究，方便对实际工程中旋涡产生的预判，进而避免水利工程中的旋涡产生及旋涡的破坏影响，提高水利工程的安全系数。附图说明图1为本专利技术一实施例的立轴旋涡试验方法的流程图；图2为本专利技术的立轴旋涡试验方法所应用的立轴旋涡试验装置；图3为图2所示的立轴旋涡试验装置的局部剖开结构示意图；图4为图1所示的立轴旋涡试验方法一实施方式的流程图；图5为图1所示的立轴旋涡试验方法另一实施方式的流程图；其中：100-立轴旋涡试验装置；110-试验组件；111-桶体；112-挡板；1121-垂向进水孔；1122-出水孔；1123-斜向进水孔；120-垂向进水组件；121-垂向进水管；122-垂向配水管；1221-垂向环形配水管；1222-垂向竖直配水管；123-垂向进水阀；130-均压部件；131-垂向均压腔室；132-斜向均压腔室；140-斜向进水组件；141-斜向进水管；142-斜向配水管；1421-斜向环形配水管；1422-斜向竖直配水管；143-斜向进水阀。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术的立轴旋涡试验方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1，图1为本专利技术一实施例的立轴旋涡试验方法的流程图。本专利技术提供了一种立轴旋涡试验方法，采用该立轴涡旋试验方法能够对旋涡的产生及消灭进行研究与模拟，进而研究旋涡的机理，以及对实际工程中旋涡产生及消灭的预判，进而避免水利工程中的旋涡产生及旋涡的破坏影响，提高水利工程的安全系数。在本实施例中，立轴涡旋试验方法所使用的试验材料是水，当然，在本专利技术的其他实施方式中，立轴涡旋试验方法所使用的试验材料还可以为油或者其他类型的流体。本专利技术的立轴旋涡试验方法是基于立轴试验装置实现的，如图2和图3所示，图2为本专利技术的立轴旋涡试验方法所应用的立轴旋涡试验装置100，图3为图2所示的立轴旋涡试验装置100的局部剖开结构示意图。在本专利技术中，立轴旋涡试验方法包括如下步骤：从空腔的下方的多个进水区域向所述空腔中通入水；位于多个所述进水区域内侧的出水区域出水；当所述空腔中进水量与出水量平衡时，逐渐减小所述空腔的进水量；当所述空腔中水的液面高度小于临界淹没深度时，所述空腔中产生旋涡。水从空腔的下方的多个进水区域进入，同时通过出水区域流出。而且，出水区域位于进水区域内侧，即多个进水区域围绕出水区域设置，能够保证空腔中各处的水量基本均匀，方便测量空腔中的液面高度。同时，还能保证水进入到空腔中的流速平稳均匀，方便模拟旋涡的产生。当空腔中的进水量与出水量平衡时，不会产生旋涡，此时逐渐减小空腔的进水量，空腔中的液面高度逐渐降低；当空腔中的液面高度低于临界淹没深度时，空腔中产生旋涡，并随着液面高度的逐渐降低，旋涡逐渐变大，实现旋涡产生的模拟。在本实施例中，空腔是指图2所示的立轴旋涡试验装置100包括试验组件110中的桶体111。当然，在本专利技术的其他实施方式中，空腔还可以指其他用于模拟旋涡产生的容器的空间。试验组件110还包括设置于桶体111底部的挡板112。出水区域是指挡板112上开设的出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立轴旋涡试验方法，其特征在于，包括如下步骤：从空腔的下方的多个进水区域向所述空腔中通入水；位于多个所述进水区域内侧的出水区域出水；当所述空腔中进水量与出水量平衡时，逐渐减小所述空腔的进水量；当所述空腔中水的液面高度小于临界淹没深度时，所述空腔中产生旋涡。

【技术特征摘要】
1.一种立轴旋涡试验方法，其特征在于，包括如下步骤：从空腔的下方的多个进水区域向所述空腔中通入水；位于多个所述进水区域内侧的出水区域出水；当所述空腔中进水量与出水量平衡时，逐渐减小所述空腔的进水量；当所述空腔中水的液面高度小于临界淹没深度时，所述空腔中产生旋涡。2.根据权利要求1所述的立轴旋涡试验方法，其特征在于，所述立轴旋涡试验方法还包括如下步骤：当逐渐增加所述空腔的进水量时，所述空腔中水的液面高度逐渐增加，旋涡逐渐消灭。3.根据权利要求1所述的立轴旋涡试验方法，其特征在于，所述从空腔的下方的多个进水区域向所述空腔中通入水的步骤包括如下步骤：采用垂向进水方式向所述空腔中通入水；水经过多个所述进水区域中的多个垂向进水区域进入所述空腔中。4.根据权利要求3所述的立轴旋涡试验方法，其特征在于，所述采用垂向进水方式向所述空腔中通入水包括如下步骤：水分配流动到对应多个所述垂直进水区域的位置后进行均压；均压后，水经所述垂直进水区域进入所述空腔中。5.根据权利要求4所述的立轴旋涡...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭水位，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11