3.3　大波动工况下的变顶高尾水洞洞内水流状态和洞顶压力变化过程

3.3　大波动工况下的变顶高尾水洞洞内水流状态和洞顶压力变化过程

设置阻尼井时，大波动工况下，阻尼井与变顶高尾水洞间水体的各断面流速和压力的变化以质量波的形式传递；无阻尼井时，有压满流段的流速、压力的变化以水击波的形式传递。质量波的波速等于流速或涌波波速，其加速度遵循牛顿定律。阻尼井的断面积较小，但其水位变化速度远低于无阻尼井时水击压力变化的速度，所以阻尼井在一定程度上起到了调压井的作用。

通过对三峡地下电站三种典型下游水位（下游最低水位、尾水洞中间断面洞顶相应水位及尾水洞顶出口水位）下机组甩负荷时洞内水流的变化过程计算分析表明：

（1）下游水位低于尾水洞出口顶部高程时，阻尼井水位波动过程曲线为收敛的非正弦曲线，波形和周期各异；下游水位高于尾水洞出口顶部高程时，它为收敛的正弦曲线，周期相同。无论是正弦波或非正弦波，它们的波动周期与机组各参量的波动周期完全一致（此周期并不等于调压井理论周期计算公式的计算结果），说明阻尼井的波动完全受控于调速器。

（2）甩负荷后，导叶关闭时尾水洞内明满交界面向机组方向迅速移动一段时间后，随着倒流过程的到来，交界面向下游方向移动，直至倒流转为正流，交界面又由下游移向上游。如此来回反复摆动，摆幅不断减小，最后稳定在下游水位的相应位置。

（3）除首断面外，明流变为满流的过程中，洞顶压力变化平缓，越靠近下游的断面变幅越小。洞顶压力变幅最大的工况为下游水位等于出口顶部高程时甩负荷。

（4）大波动计算可知，洞顶不会出现负压、形成气囊。