随着修建的高坝日益增多,高速水流问题也日益突出,处理不当将严重影响建筑物的运行安全。锦屏一级水电站属于典型的高拱坝泄洪,泄洪洞是电站的主要泄洪方式之一,具有高水头、大泄量、水流条件复杂等特点,对泄洪洞泄流过程中形成的水气两相流进行深入研究具有重要意义。本文利用锦屏一级泄洪洞泄洪原型观测试验与数值模拟相结合的方式,对泄洪洞通气特性以及水流掺气特性进行相关研究,研究的主要内容以及结论包括:(一)通过锦屏一级水电站泄洪洞水力学原型观测试验,对泄洪洞补气洞风速及噪声、泄洪洞出口风速和噪声以及泄洪洞水流掺气浓度等进行了大小以及分布规律的分析,并对泄洪洞水流的脉动压力、掺气竖井风速等进行了时域以及频域特性分析。(二)利用锦屏一级泄洪洞原型观测试验与数值模拟相结合的方式,对泄洪洞掺气设施后水流挟气量、泄洪洞总进气量分配比例、泄洪洞进气量与水流关系、以及泄洪过程中噪声的相关特性等进行了分析研究。研究成果:得出掺气设施后水流挟气量的经验公式,水流所需的强迫掺气量占总进气量的百分之三十左右,泄洪洞总进气量随水流弗劳德数的减小而增大,并且受洞顶余幅等因素的影响,提出了风速脉动与噪声的相互转换关系式。(三)通过对水流掺气浓度沿程衰减速率以及掺气水深的计算进行研究分析,发现水流掺气浓度衰减速率不适合其他工程直接引用,并通过对主要的掺气水深计算公式的比较,在锦屏一级水电站原型观测的基础上得出霍尔公式、Lakshmano公式以及柴恭纯公式更加符合实际。