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龙图腾网获悉中国水利水电科学研究院申请的专利一种小底坡、低Fr数、大水深泄槽的掺气坎设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121278819B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511361569.5，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种小底坡、低Fr数、大水深泄槽的掺气坎设计方法是由柳海涛;蒲云娟;孙双科;叶茂;李广宁;吕海燕;赵集云;王川;郑铁刚;何俊杉;王泽虎;谢金元设计研发完成，并于2025-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种小底坡、低Fr数、大水深泄槽的掺气坎设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种小底坡、低Fr数、大水深泄槽的掺气坎设计方法，包括凹坎+楔形体组合的掺气坎，步骤如下：1.采集基础水力参数；2.构建直坎与楔形体基础模型；3.后移楔形体顶点至接触挑射水流下缘，封堵回水通道形成坎下空腔；4.在全开、低流速工况下，抬升楔形体并上移顶点减小冲击角度，获取稳定空腔；5.将直坎优化为凹坎，确保水流整体越顶。本发明的设计方法可在低Fr数、大水深等复杂工况下，保障掺气空腔稳定、坎下无回水振荡、通气顺畅，有效解决小底坡泄槽掺气难题，提升泄洪洞抗空蚀能力，延长工程寿命，且适配不同泄洪工况，增强工程运行安全性与可靠性。

本发明授权一种小底坡、低Fr数、大水深泄槽的掺气坎设计方法在权利要求书中公布了：1.一种小底坡、低Fr数、大水深泄槽的掺气坎设计方法，包括设置在泄洪洞急流段的掺气坎，其特征在于，所述掺气坎包括凹坎2和楔形体3，所述凹坎2为布置在泄槽1底板和边墙间斜坡式结构，前端与上游泄洪洞底板平顺衔接，末端形成跌坎为挑流出口，所述凹坎2末端跌坎的俯视面，呈弧线凹面，所述楔形体3为纵剖面呈楔形的导水结构，包括迎水坡5、顶点6、背水坡7，楔形体3前端与凹坎2末端的挑流出口衔接，后端与下游泄洪洞底板平顺连接； 所述设计方法包括以下步骤： 步骤1，采集基础水力参数： 采集拟建立掺气坎泄槽1的基础水力参数，包括泄槽1的宽度，底板坡度，设计水深，水流弗劳德数Fr，流速； 步骤2，建立基础模型： 掺气坎构成：包括直坎21与楔形体3，基础模型首先按照直线型跌坎建立直坎21模型；楔形体3位于直坎21下游； 确定直坎21和楔形体3参数，包括直坎21坡度和高度；楔形体3的迎水坡5坡度和背水坡7坡度； 搭建基础试验模型：在泄槽1底板上以贴体方式设置直坎21和楔形体3，形成基础试验模型； 步骤3，优化楔形体顶点位置封堵回水通道： 实验采集挑射水流落点数据，将楔形体3的顶点6沿着楔形体3中迎水坡5的延长线向水流下游方向移动，直至楔形体顶点6与挑射水流下缘相接触，此时下游回水通道被楔形体3有效阻断，坎下出现空腔； 挑射水流冲击轮廓11呈弧线分布，中间长，两侧渐短，此时顶点6设置于挑射水流下缘10落点带状区间，距落点区间两侧上游边界的12~13处； 步骤4，优化楔形体高度获得稳定空腔： 在泄洪洞全开、低流速、大水深、小Fr数工况下进行优化： 若出现空腔不稳定或回水振荡，表明射流在迎水坡5上的冲击角度过大，顶点6高度不足； 保持直坎21及楔形体3坡度比例不变，整体抬升楔形体3，以顶点6为参照点，带动楔形体3沿射流下缘向上游移动，减小冲击角度，确定顶点6的位置； 再次测试验证，确保该工况下坎下空腔稳定，完成直坎21情况下的初步优化； 步骤5：优化挑坎结构形式为凹坎： 将直坎21两侧沿着挑坎坡面4，向末端延伸，形成凹坎2，凹型曲线由挑坎坡面4与柱面空间交汇构成，使得中间水流挑距不变，两侧水流挑距增大，挑射水流整体越过楔形体3的顶点6；优化目标为在泄洪洞全开、流速最小、水深最大、Fr数最小工况下，实现掺气空腔稳定、坎下无回水、通气顺畅； 最终模型：通过试验验证凹坎2与楔形体3组合后的掺气效果，最终形成凹坎2+楔形体3的组合掺气坎，确保其在目标工况下，满足掺气空腔稳定、坎下无回水、通气顺畅的要求。

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