通氣減蝕

在水流中通入空氣以減免過水壁面空蝕破壞的措施。

基本介紹

• 中文名：通氣減蝕
• 外文名：cavitation reduction by aeration

通氣減蝕的套用

在水流中通入空氣以減免過水壁面空蝕破壞的措施。通氣減蝕最早套用於水輪機及船舶螺旋槳等處，1 945年美國墾務局在波爾德壩(Houlder Dam)的泄洪洞內進行過通氣減蝕試驗。1960年為了修復大古力壩(Grand Coule Dam)的壩內泄水孔出口收縮段下游，也曾利用通氣作為防止空蝕破壞的技術措施。1970年建成的壩高為73 m的馮家山水庫是中國第1個採用通氣減蝕的工程。

通氣減蝕的作用

有關通氣減蝕的機理至今尚未十分清楚，其作用目前公認的有：

(1)在水流中通入空氣以減小水流中的局部負壓，從而增大其空化數，減弱空化強度或抑制空化。

(2)摻氣水流與空泡流充分混合，空泡可成為含氣空泡，減少了空泡潰滅時釋放的能量。

(3)空泡為氣泡群所包圍，形成氣墊，空泡潰滅時釋放的能量部分為氣泡吸收。

通氣減蝕的方法

(1)自然摻氣。例如在管道內閘門後常形成較大負壓以致常常發生空化，工程上常利用負壓吸入空氣，並利用門後漩滾水流使水氣充分摻和以達到減蝕的目的。在自由溢流情況下，溢流的紊流邊界層發展到水面後也會形成自然摻氣，當其達到一定摻氣濃度時，摻氣向底部擴散，可對溢流面起一定的防蝕作用。

(2)人工通氣。常用於具有自由水面的溢流壩面。採用人工通氣設施，使溢流面在水流作用下產生局部負壓，負壓吸入空氣；由於這種摻氣水流貼近溢流向水層中具有較高的摻氣濃度，因此可以使通氣設施的下游溢流面受到保護而不致發生空蝕破壞。

水輪機和船舶螺旋槳葉片空化區中有時也通入壓縮空氣以減免空蝕。

人工通氣設施的布置形式

隨保護的部位不同有以下幾種形式。

(1)為了減免溢流壩閘墩後向的空蝕破壞，可使用寬尾墩，在寬尾墩後形成超空穴摻氣；

(2)為了減免消能工的空蝕破壞，可使消能工的體形便於摻氣，如“寬頭”形式，可以使水流在墩側分離摻氣。

(3)為了減免溢流壩的空蝕破壞，可於壩面上設定：①挑坎；②跌坎；③跌坎加通氣槽；④挑坎加跌坎；⑤挑坎加通氣槽。有時還可在壩面上設定分流墩，水流在墩尾形成通氣空腔可達到摻氣的目的。

選擇通氣減蝕形式時應注意：使水舌下的空腔足夠大，力求水流平順，不致惡化水流，體形力求簡單並不被水流泥沙充塞。