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第1章 概述1

参考文献3

第2章 空化与空蚀5

2.1 空化与空蚀的概念5

2.1.1 空化的概念5

2.1.2 空蚀的概念6

2.1.3 空蚀与空化研究中的重要物理量6

2.2 影响空蚀的因素7

2.3 空化与空蚀的机理9

2.3.1 空化机理9

2.3.2 空蚀机理10

2.4 空蚀破坏实例12

2.5 减免空化和空蚀的方法与措施15

2.6 空化与空蚀的研究现状16

参考文献18

第3章 掺气水流21

3.1 掺气的定义及分类23

3.1.1 自掺气水流23

3.1.2 强迫掺气水流24

3.2 水流掺气的原因27

3.3 水流掺气程度的描述28

3.4 掺气水流的运动规律28

3.5 水流掺气的工程意义29

3.6 国内外对掺气水流的研究现状29

参考文献30

第4章 掺气减蚀33

4.1 掺气减蚀原理33

4.2 掺气减蚀发展现状36

4.3 掺气减蚀的水力设计原则及应用条件38

4.4 掺气减蚀设施39

4.4.1 掺气减蚀设施体型及布置39

4.4.2 掺气减蚀设施的水力学参数42

4.5 掺气减蚀的研究方法51

4.5.1 试验研究52

4.5.2 数值模拟55

4.5.3 正交设计方法在掺气坎体型设计中的应用61

4.6 掺气减蚀设施研究中存在的问题62

参考文献63

第5章 低Fr数小底坡泄洪洞空腔回水问题研究68

5.1 掺气设施空腔回水现象及其运行状态的描述69

5.2 空腔回水的理论分析71

5.2.1 空腔回水的形成机理71

5.2.2 影响空腔回水的因素72

5.3 空腔回水问题的研究现状73

5.4 掺气坎体型研究73

参考文献76

第6章 低Fr数小底坡泄洪洞掺气坎选型试验研究77

6.1 低Fr数大单宽缓底坡掺气坎的特点77

6.2 大岗山水电站泄洪洞“局部陡坡＋槽式挑坎”试验研究78

6.2.1 工程概况78

6.2.2 试验目的与内容79

6.2.3 试验模型设计79

6.2.4 试验设备81

6.2.5 掺气坎体型优化82

6.2.6 掺气坎的选型优化——新型的“局部陡坡＋槽式挑坎”98

6.2.7 小结112

6.3 “局部陡坡＋槽式挑坎”在瀑布沟泄洪洞应用试验研究114

6.3.1 工程概况114

6.3.2 试验模型设计118

6.3.3 掺气坎体型优化119

6.3.4 “局部陡坡＋缓坡平台＋梯形槽挑坎掺气”设施水力特性分析126

6.3.5 小结147

第7章 低Fr数小底坡泄洪洞掺气坎选型数值模拟研究148

7.1 低Fr数小底坡泄洪洞水力特性数值模拟方法148

7.1.1 数学模型的选择149

7.1.2 自由水面处理方法154

7.1.3 边界条件及稳定性准则157

7.1.4 网格及网格生成技术159

7.1.5 数值求解算法160

7.1.6 小结165

7.2 “局部陡坡＋槽式挑坎”水力特性数值模拟研究165

7.2.1 大岗山掺气设施水力学数值模拟166

7.2.2 瀑布沟掺气设施水力学数值模拟计算174

7.2.3 小结206

参考文献207

第8章 “局部陡坡＋槽式挑坎”体型优化设计210

8.1 参数敏感性分析211

8.1.1 敏感性分析211

8.1.2 正交设计方法211

8.2 正交试验设计分析方法213

8.2.1 正交试验设计的基本原理213

8.2.2 安排试验的原则215

8.2.3 正交设计的特点218

8.2.4 正交试验设计的基本步骤220

8.3 “局部陡坡＋槽式挑坎”的正交设计222

8.3.1 影响因素和考核指标的选择222

8.3.2 数值试验安排225

8.3.3 “局部陡坡＋槽式挑坎”各数值试验方案的水力特性分析226

8.3.4 空腔特性的敏感度分析239

8.4 正交优化的最优方案结果与试验建议方案比较262

8.4.1 体型参数比较264

8.4.2 水力特性比较265

8.5 小结270

参考文献272