Page 99 - 2022年第53卷第6期

源，从底部照亮测量部位，CCD 相机垂直于片光源布置；试验时采用跟随性较好的空心玻璃珠作为
示踪粒子，其直径 11 μm、密度 1.02×10 kg/m ；采用双帧双曝光模式，曝光时间间隔为 1000 μs，相
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机采样频率为10 Hz，图像后处理采用DAVIS8.0软件，图像处理采用互相关算法，查询区域为32×32像
素。利用ADV量测孔口拦污栅断面流速分布，沿水深方向共均匀布置了15个测点，采样频率100 Hz。
考虑到流道狭窄，探头相对较大，接触式测量点流速可能影响精度，分析如下，由于 ADV 的测点位
于探头正下方约 5 cm 处，因此在测量该断面靠近上部的 7 个测点时，ADV 探头无需进入通道内，其
对结果无影响；对于下部 8 个测点，ADV 探头需进入到流道，本文流道宽度 105 mm、高度 145 mm，
而 ADV 仪器测量杆直径为 6.5 mm、测量爪直径约 2.5 mm，而且测点在探头下方 5 cm 处不与探头接
触，因此其对测量结果的影响可以忽略。

4 试验结果

下面按出流工况和进流工况，给出死水位条件下进出水口内部和拦污栅断面流速的量测结果，给出

不同淹没度下拦污栅断面的流速分布及紊动强度。流速按无量纲量给出，即流速值u与孔口平均流速v out
（出流工况）或v in （进流工况）的比值；距底板距离按无量纲给出，即距底板距离y与孔口高度H的比值。
4.1 出流工况 出流工况，水流自隧洞段流入进出水口，经过扩散段分流后从进出水口的 4 个孔口
流出，水流流动沿程呈现出扩散态，流速沿程降低。

4.1.1 进出水口内部流动规律
（1）进出水口内部流速场。图 4 为由 PIV 量测的进出水口中、边孔内部中心剖面流速云图。出流
工况，中孔扩散段内主流明显且位于孔口中部，水流沿程逐渐扩散，流速逐渐减小，部分扩散段顶
部及调整段顶部存在小范围低流速区（图 5）；边孔内主流不明显，顶板沿程不存在低流速区。从进出
水口内部流速变化过程来看，中孔受逆压力梯度变化影响更明显，存在明显的流动分离再附着现象，
但水流经过调整段整流后，流速分布趋于均匀。

u/v out
-0.625 0 0.625 1.25 1.875 2.5 3.125 3.75 4.375 5 5.625 出流工况

扩散段2 扩散段1 调整段 防涡梁段
（a）中孔沿程流速

u/v out
-0.625 0 0.625 1.25 1.875 2.5 3.125 3.75 4.375 5 5.625 出流工况

扩散段2 扩散段1 调整段 防涡梁段
（b）边孔沿程流速
图4 PIV量测的进出水口内部中心剖面流速云图
（2）进出水口内部沿程断面流速分布。为分析进出水口内部沿程断面流速变化，选取中孔和边孔
各 8条测线进行分析。图 6为进出水口内部沿程断面流速分布。对于中孔，水流进入扩散段后主流位

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