在高坝泄水建筑物中会遇到常见的高速水流问题,如空化空蚀、掺气、脉动振动、消能防冲等。尤其在溢流坝、泄洪洞、陡槽等泄洪建筑物中,当水流速度达到一定程度时,水流压强低于相应的饱和蒸汽压强,产生空化现象。空穴流由低压区流到压力升高区便会产生空蚀破坏。当空化现象不可避免时,为了减免高速水流空化产生的空蚀破坏,经济而有效的措施是在低压空化区或在易发生空蚀部位上游设置掺气设施强迫掺气。在泄水建筑物施工中,过流壁面常会形成圆柱形突体、升坎、跌坎、凹槽、三角形突体及蜂窝等不平整突体。泄水建筑物的运行实践表明,即使过流壁面上仅残留几毫米的不平整突体,亦会引起砼表面大范围的空蚀破坏。首先,本文针对突体引发空化现象的国内外研究现状和发展动态作了比较全面的回顾;其次,本文重点对由圆柱形突体引发空化的水力特性进行探讨,在直流式水洞中利用三维粒子图像测速仪(PIV)对其进行了初步试验研究,通过测量两种不同高度不锈钢试件在不同掺气浓度条件下空化区的流速分布,探讨掺气量与速度场分布的关系;最后,本文针对泄水建筑物过流壁面中的圆柱形突体周围流场进行数值模拟,模拟不同高度圆柱形突体以及不同掺气浓度对空化区域内流动特性的影响,给出瞬时流速场和压力场,并与PIV实测结果进行了比较,结果表明,数值模拟与实测值总体上吻合较好,能较好地模拟因表面圆柱形突体引发的空化现象。