摘要：关于弯道水流的水流结构、紊动特性、泥沙输移、床面变形等研究成果较多,而掺气研究较少。采用物理模型试验与理论分析相结合的方法,研究了弯道水流掺气浓度分布规律。实验装置由掺气设施及起始直段、左向弯道、中间直段、右向弯道、末尾直段组成。实验结果表明:弯道水流掺气浓度沿程递减,在凸岸一侧沿程减小的速率较快,凹岸反之;在垂线方向上气体的迁移扩散与水流的结构特性有密切的关系,底部掺气浓度值小,上部掺气浓度值大;各个断面凹岸侧横向掺气浓度值大于凸岸侧。

摘要：通过试验室研究,借助高速数码摄像机,结合面向对象的VC高级编程技术,开发掺气浓度图像分析软件,提出一种自动识别水气二相流中气泡的数字图像处理方法,并进一步给出计算二维、瞬时掺气浓度场的算法。图像处理技术与水气两相流实测研究相结合的尝试和探索,体现了多学科的交叉。研究成果将提高对高速水流掺气机理的认识,为今后进一步深入研究图像处理技术在水流流场特别是高速水气两相流流场测量中的应用打下良好的基础,对提高掺气浓度的测量水平和精度,进而提高水力模型试验水平、满足工程设计要求等都具有较高的学术意义和实用价值。

摘要：针对高水头小底坡泄洪洞采用常规挑(跌)坎存在的空腔回水现象严重、稳定性差、水头变幅适应性差等问题,通过模型试验的方法,结合如美水电站放空洞,对“挑坎+平缓坡+陡坡”的变底坡形式掺气坎进行系统研究,揭示了变底坡掺气坎各部位(挑(跌)坎、平缓坡段以及陡坡段)对掺气空腔的影响机理。结果表明:在水位大幅变化过程中,变底坡掺气坎对应的空腔充满回水的临界水头值为73.5 m,比常规掺气坎提高了29.4 m。研究结果可为高水头小底坡泄洪洞的掺气设施布置提供参考。

摘要：采用水工模型试验,研究泄流进入水垫塘后在水垫塘底板冲击区内掺气浓度对脉动压强的作用。通过改变掺气量,使水垫塘内水体的掺气浓度发生变化,开展不同的掺气浓度对水垫塘冲击区底板脉动压强影响的研究。结果表明:在保持水垫深度和泄流流量不变的情况下,增加掺气量,水垫塘冲击区同一测点水体掺气浓度值随掺气量的增加而增加。水垫塘冲击区内掺气浓度分布规律为在冲击点处达到最大值,由冲击点向上、下游递减;冲击区底板总动水压强的峰值随掺气量的增加而降低;脉动压强的方差值随掺气量的增加而减小,即脉动变幅减小。脉动压强的概率密度分布为正态分布,分布曲线随掺气量的增加而变陡、变窄,脉动强度系数分布集中,即方差变小,压强峰值减小,脉动强度减小。同一测点脉动压强的频谱分布规律一致,其优势频率集中在低频范围,随掺气量的增加,脉动幅值降低,即脉动压强降低。

摘要：利用两流体模型，通过对水气两相流的数值模拟，研究了明渠水气两相流中气泡粒径对掺气浓度的预测，得到了气泡粒径越大，其上逸速度越快，近壁掺气浓度越低的规律，从而得知存在于近壁面的气泡主要是小粒径的气泡，提出了设计掺气槽时，除满足掺气量外还应满足掺气粒径要求的工程建议。

摘要：片状电极电阻式掺气浓度仪用来测量气液两相流中气相的体积百分比,但在试验中,存在测量结果不稳定的现象。本文从电阻式掺气浓度仪测量原理(麦克斯韦公式)出发,考虑到实际掺气水流可能不满足该公式的基本假设,设计了一系列的实验,探究造成测量结果不稳定的原因。实验结果表明电极片相对淹没深度值与真实掺气浓度值存在一定的关系,将其与麦克斯韦公式计算出的掺气浓度进行比较,发现浓度小于20%时麦克斯韦公式得到的掺气浓度与真实掺气浓度相同,浓度大于20%麦克斯韦测量浓度较真实浓度小。为得到更为准确的掺气浓度,根据实验结果拟合得到了新的掺气浓度计算公式,新公式得到的掺气浓度能在不同测量条件下与真实掺气浓度更好地吻合。

摘要：通过对南水北调西线阿安引水工程的高速水流掺气浓度模型试验的成果,对高速水流掺气的原理进行分析,并采用目前国内外常用的高速水流掺气水深计算的经验公式,对高速水流掺气浓度进行计算,确定掺气浓度是否能达到免蚀的要求。

摘要：为更清楚地认识前置掺气坎阶梯溢洪道近壁面沿程掺气规律,对其掺气特性进行了研究,得到了在不同坡度、单宽流量、台阶体型条件下阶梯竖直面和水平面近壁处掺气浓度沿程分布规律,并与不设前置掺气坎但设置过渡阶梯溢洪道的掺气规律进行了对比分析。研究表明:前置掺气坎式阶梯溢洪道中阶梯水平面与竖直面掺气浓度沿程的分布规律相似,受前置掺气坎的帮助,掺气浓度很高,沿程逐渐减小,达到一定距离后趋于稳定;掺气浓度随单宽流量的增大而减小,随坡度的减缓而减小;前置掺气坎克服了过渡阶梯存在前几级的底部清水区的缺陷,能够用于更大单宽流量。

摘要：为深入研究突扩突跌掺气设施的掺气特性,在三峡工程深孔水工模型上对时均压强分布、掺气量、掺气浓度等进行了观测与分析。试验结果表明在侧墙形成4个区域,即:侧空腔区、压强骤变区、低压区和稳定区,侧空腔长度和侧墙时均压强均与折流器高度有关。在侧墙低压区有负压存在,其发生位置一般距孔口出口(等高程)约15m左右。在侧墙有少量掺气,掺气浓度在1.3%左右,掺气的主要原因是侧墙冲击点处产生的立轴漩滚对空气的卷吸作用。侧向折流器对掺气量有明显影响。侧、底空腔贯通时,侧空腔是一个重要的通气通道,是保证底空腔充分掺气的重要条件。此研究成果和结论可供突扩突跌掺气坎的设计和科研参考。

摘要：通过模型试验、原体观测资料的分析发现，与宽尾墩联合使用的阶梯式消能工，为了满足溢流面水流掺气减蚀的要求，须使阶梯溢流面在初始段6～8个台阶形成空腔溢流，而阶梯堰面形成空腔溢流与阶梯起始断面的掺气坎型、坎高及宽尾墩型式有关。台阶高度对阶梯溢流面大单宽过流掺气浓度沿程变化影响很小，掺气浓发随阶梯溢流面坡比的变化比较明显，坡度越缓，沿程衰减越明显；掺气浓度随堰上水头的增加而增大；堰面使用Y型宽尾墩掺气量最大，无墩时最小，使用X墩时，处于二者之间。与宽尾墩联合使用的阶梯溢流面大单宽过流掺气量可以满足减蚀需要，而无墩时掺气量不能满足需要。