含沙水流對(duì)平面鋼閘門(mén)底緣的沖蝕影響研究

楊良澤,蔡一平,許旭東,袁周致遠(yuǎn),吉伯海

(1.河海大學(xué) 土木與交通學(xué)院,南京 210098;2.江蘇省水利科學(xué)研究院,南京 210017)

平面鋼閘門(mén)具有強(qiáng)度高、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于城市防洪和農(nóng)田灌溉等,在水利行業(yè)中的作用日益凸顯[1-2]。然而,工作閘門(mén)長(zhǎng)期處于干濕交替的復(fù)雜水流環(huán)境,在動(dòng)水啟閉的過(guò)程中閘門(mén)底緣承受含沙水流的沖刷,不可避免地會(huì)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題[3]。平面鋼閘門(mén)的面板材料普遍為Q235,具有較好的塑性性能,但水中沙粒的硬度比鋼材要大得多,在高速?zèng)_擊過(guò)程中對(duì)面板的破壞主要表現(xiàn)為沿法向的塑性變形和沿切向的切削作用,致使防腐涂料和金屬材料發(fā)生磨損、剝落,并進(jìn)一步發(fā)生銹蝕[4-5]。隨著沖蝕的長(zhǎng)時(shí)間累積,閘門(mén)構(gòu)件截面厚度逐漸變薄,甚至出現(xiàn)腐蝕坑洞,進(jìn)而可能引發(fā)強(qiáng)度破壞、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和振動(dòng)失效等問(wèn)題[6]。

沖蝕磨損是指夾雜在流體中的顆粒對(duì)材料表面進(jìn)行沖擊所造成的一種材料損耗現(xiàn)象。相關(guān)學(xué)者通過(guò)試驗(yàn)和有限元數(shù)值模擬研究了沙粒直接撞擊金屬表面的影響規(guī)律,系統(tǒng)地分析了沖蝕角度、沖蝕速率和顆粒數(shù)的改變對(duì)金屬材料表面微觀形態(tài)的影響[7-10]。然而,含沙水流對(duì)閘門(mén)面板的沖蝕是一個(gè)宏觀且復(fù)雜的流固耦合過(guò)程,由于影響因素多、水流環(huán)境復(fù)雜,難以通過(guò)試驗(yàn)?zāi)M,并且有限單元法在對(duì)流項(xiàng)的離散處理方法及不可壓流體原始變量法求解方面也不夠成熟。因此,得益于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的快速發(fā)展,以有限體積法為數(shù)值方法的流體軟件憑借其強(qiáng)大的計(jì)算內(nèi)核和完善的理論模型,可通過(guò)模擬真實(shí)流動(dòng)來(lái)補(bǔ)充理論及試驗(yàn)的空缺[11]。PARSI等[12]對(duì)現(xiàn)有的沖蝕計(jì)算模型進(jìn)行了總結(jié),得出了影響沖蝕磨損的關(guān)鍵因素,并指出通過(guò)CFD進(jìn)行沖蝕預(yù)測(cè)可以作為一種綜合性方法。CHEN等[13-14]通過(guò)CFD仿真軟件輸流管道的流場(chǎng)和沖蝕影響分布進(jìn)行了數(shù)值模擬,在考慮了固液兩相耦合作用的基礎(chǔ)上,分析了流速、顆粒含量和粒徑等因素對(duì)沖蝕分布的影響。在水工結(jié)構(gòu)方面,相關(guān)學(xué)者對(duì)水輪機(jī)和橋墩混凝土的沖蝕磨損進(jìn)行了模擬,但對(duì)閘門(mén)沖蝕磨損的數(shù)值模擬研究較少[15-16]。由此可知,借助CFD對(duì)閘門(mén)面板在長(zhǎng)期水流沖刷下的沖蝕磨損進(jìn)行預(yù)測(cè)分析,是切實(shí)可行且具有創(chuàng)新意義的,可為平面鋼閘門(mén)的防腐蝕設(shè)計(jì)提供參考,對(duì)提高閘門(mén)的使用壽命、保障泄水建筑物安全可靠的運(yùn)行具有重大意義。

本文根據(jù)某在役平面鋼閘門(mén)的工作環(huán)境,將閘門(mén)迎水面面板作為含沙水流的沖蝕對(duì)象,基于有限體積法建立流場(chǎng)模型,通過(guò)FLUENT軟件進(jìn)行數(shù)值模擬[17],選用Finnie模型預(yù)測(cè)閘門(mén)面板最大沖蝕率。通過(guò)控制變量法,分析了單因素影響下水流流速、沙粒直徑和含沙量對(duì)閘門(mén)動(dòng)水開(kāi)啟過(guò)程中面板沖蝕磨損分布的影響。

1 模型概況

1.1 模型參數(shù)

參照某蓄水閘工作門(mén)-露頂式平面鋼閘門(mén)及其流場(chǎng)條件,于ANSYS WORKBENCH軟件中建立幾何模型,如圖1所示。流場(chǎng)流向?yàn)閄向,長(zhǎng)度為15 m;跨度方向?yàn)閆向,寬度為6 m;高度方向?yàn)閅向。門(mén)前水體長(zhǎng)10 m,高度h1為5 m;門(mén)體區(qū)域?qū)挾萾為0.54 m;閘后計(jì)算區(qū)域長(zhǎng)4.44 m、高3 m。閘門(mén)開(kāi)啟的高度與閘前水頭的比值為相對(duì)開(kāi)度,實(shí)際工程中閘前水體巨大,開(kāi)閘初期閘前水位變化不大,分別取0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3六種相對(duì)開(kāi)度(e/h1)為計(jì)算工況,表示閘門(mén)提升的過(guò)程。通過(guò)對(duì)幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,得到有限體積法離散模型,然后導(dǎo)入FLUENT軟件,設(shè)置流場(chǎng)、離散相和相關(guān)邊界后進(jìn)行初始化計(jì)算。圖1中inlet、outlet分別表示流體和離散相進(jìn)出口邊界,其他均為固體壁面。

1.2 控制方程

1.2.1 連續(xù)相控制方程

連續(xù)相為恒溫下的不可壓縮流體,密度為998.2 kg/m3,黏度為0.001 003 Pa·s,不考慮能量耗散。控制方程包括質(zhì)量、動(dòng)量守恒方程,如式(1)、式(2)所示。外部流動(dòng)簡(jiǎn)化為各向同性的均勻湍流,采用具有較好的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和較高的計(jì)算精度的Standardk-ε模型預(yù)測(cè)湍流流場(chǎng)。

(1)

(2)

式中：p為靜壓;ρ為流體密度;t為時(shí)間;ui和uj分別為流體時(shí)均速度分量;τij為應(yīng)力張量;gi和Fi分別為i方向上的重力體積力和外部體積力。

1.2.2 離散相模型

沙粒為石英砂,密度取2 600 kg/m3,由水體裹挾運(yùn)動(dòng),體積分?jǐn)?shù)小于10%,忽略顆粒與顆粒之間的相互作用、體積分?jǐn)?shù)對(duì)連續(xù)相的影響,采用DPM離散相模型進(jìn)行模擬。離散相的計(jì)算是在拉格朗日坐標(biāo)下進(jìn)行的,即以單個(gè)粒子為對(duì)象計(jì)算顆粒作用力方程,得出離散相顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡,方程如下式

(3)

式中：u為流體速度;up為顆粒速度;FD(u-up)為顆粒單位質(zhì)量曳力;L為流體動(dòng)力黏度;CD為曳力系數(shù);d為顆粒粒徑;ρ為流體密度;ρp為顆粒密度;F為其他作用力;Re為顆粒雷諾數(shù)。

1.2.3 沖蝕計(jì)算模型

FULENT軟件中默認(rèn)的壁面沖蝕率計(jì)算公式為

(4)

式中：Rerosion為單位時(shí)間單位面積的質(zhì)量損失,以下稱(chēng)沖蝕率;mp為粒子的質(zhì)量流量;f(γ)為碰撞角度;v為粒子的撞擊速度;b(v)為速度指數(shù);C(dp)為粒子直徑函數(shù);Aface為壁面面積。

對(duì)于沙粒沖擊碳鋼而言,可采用Finnie模型預(yù)測(cè)沖蝕程度,該模型較好地解釋了塑性材料在多角形磨粒、低沖擊角下的磨損規(guī)律,計(jì)算式如下

(5)

式中：E為一個(gè)無(wú)量綱的質(zhì)量;vp為顆粒的沖擊速度;f(γ)為無(wú)量綱的沖擊角度;n為指數(shù),取值為2;k為碰撞返還系數(shù),采用默認(rèn)的返還系數(shù)1。

1.3 邊界條件及初始條件

連續(xù)相進(jìn)、出口邊界條件分別設(shè)為速度入口和自由出流;壁面采用無(wú)滑移邊界,選擇標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)處理近壁區(qū)域,用近壁區(qū)域網(wǎng)格的 y+ 值判斷計(jì)算結(jié)果的合理性。離散相進(jìn)出口設(shè)置為逃逸,壁面設(shè)置為反彈;顆粒采用面射流源,顆粒初始速度與流體初始速度相同。需要注意的是,粒子與壁面發(fā)生碰撞時(shí)存在能量轉(zhuǎn)化,顆粒的反射速度低于入射速度,所以模擬粒子與壁面的相互作用時(shí)需要設(shè)置法向和切向的回彈系數(shù),而這種碰撞特征是由動(dòng)量回彈系數(shù)描述。此處采用GRANT等[18]提出的顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù),分為法向反彈系數(shù)和切向反彈系數(shù)兩部分,方程形式如下

(6)

式中：N和T分別為切向和法向;α單位為角度制。

計(jì)算中壓力速度耦合采用 SIMPLE 算法,動(dòng)量、湍動(dòng)能的離散均采用二階迎風(fēng)格式。計(jì)算思路如下：首先在穩(wěn)態(tài)條件下得到收斂的流場(chǎng)(殘差為10-5),然后設(shè)置離散相與連續(xù)相雙向耦合作用;注入顆粒后,連續(xù)相每10步迭代計(jì)算后進(jìn)行離散相軌跡計(jì)算,然后將更新后的離散相動(dòng)量與能量作為下一步的連續(xù)相方程計(jì)算的初始值,此后離散相軌跡與連續(xù)相流場(chǎng)交替計(jì)算,直到收斂穩(wěn)定,最后把最大沖蝕速率作為分析沖蝕磨損影響的參考指標(biāo)。

1.4 網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證

流場(chǎng)計(jì)算時(shí)存在顆粒流動(dòng),要求網(wǎng)格尺寸大于顆粒尺寸,否則可能造成計(jì)算振蕩或非物理解。因此,在保證數(shù)值解的有效性的同時(shí)提高計(jì)算精度,需要適當(dāng)加密網(wǎng)格。為確定數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)網(wǎng)格數(shù)量的敏感程度,分別取0.08 m、0.1 m、0.15 m、0.2 m、0.25 m、0.3 m六種不同的網(wǎng)格尺寸,對(duì)同一模型進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分和參數(shù)設(shè)置,將計(jì)算所得的最大沖蝕率繪于圖2。當(dāng)網(wǎng)格尺寸大于0.2 m時(shí),最大沖蝕率逐漸增大,離散性較大;當(dāng)網(wǎng)格尺寸小于0.2 m時(shí),網(wǎng)格數(shù)量相對(duì)較大,計(jì)算速度較慢,但最大沖蝕率的數(shù)值變化趨于穩(wěn)定,且絕對(duì)值誤差小于3%。因此,綜合考慮計(jì)算精度和計(jì)算效率,選用網(wǎng)格尺寸0.15 m作為不同工況模型的網(wǎng)格劃分標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 最大沖蝕率與網(wǎng)格尺寸的關(guān)系Fig.2 Relationship between the maximum erosion rate and mesh size

2 液-固兩相特征分析

2.1 流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)特征

基于離散相模型的沖蝕模擬,其顆粒的運(yùn)動(dòng)主要由連續(xù)相的流場(chǎng)特征決定,因此流體的運(yùn)動(dòng)特征分析是進(jìn)行沖蝕研究的基礎(chǔ)。如圖3-a所示跨中截面動(dòng)水壓力流線分布,連續(xù)相流動(dòng)初期為均勻流,流線各點(diǎn)的速度相同,過(guò)水?dāng)嗝嫘螤詈统叽缪爻滩蛔?動(dòng)水壓強(qiáng)分布規(guī)律和靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律一致。當(dāng)流體經(jīng)過(guò)閘門(mén)時(shí),由于不規(guī)則邊界造成斷面收縮,導(dǎo)致水面突變,水流由均勻流變成急變流,此時(shí)動(dòng)水壓力急劇增大,最大值為1 045 295 Pa。這主要是因?yàn)楣腆w邊界發(fā)生改變后水頭下降,部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,使得水流速度增大,隨之動(dòng)壓增大。進(jìn)一步觀察可知,水體流經(jīng)閘門(mén)后,門(mén)體下游底部邊界動(dòng)壓最大,而門(mén)后出現(xiàn)低壓區(qū),湍流強(qiáng)度逐漸變大,如圖3-b所示。湍流強(qiáng)度是指脈動(dòng)速度的均方根與時(shí)均速度的比值,由圖可知,湍流強(qiáng)度最大值為483%。這可能是因?yàn)槠狡麻l下出流后發(fā)生水躍現(xiàn)象,水流從急流狀態(tài)過(guò)渡到緩流狀態(tài),流速驟降。水躍區(qū)的水流上、下部?jī)刹糠值慕唤缑嫔狭魉偬荻群艽?紊動(dòng)混摻強(qiáng)烈,液體質(zhì)點(diǎn)不斷地穿越交界面進(jìn)行交換。

3-a 動(dòng)水壓力 3-b 湍流強(qiáng)度圖3 流場(chǎng)特征Fig.3 Flow field characteristics

2.2 顆粒分布特征

在拉格朗日坐標(biāo)下,流場(chǎng)中的第二相-沙粒被當(dāng)作離散存在的一個(gè)個(gè)顆粒,基于上述流場(chǎng)變量求解每一個(gè)顆粒的受力狀態(tài),并獲得粒子速度,進(jìn)而追蹤每一個(gè)顆粒的軌跡,如圖4所示為計(jì)算完成時(shí)刻顆粒的位置分布及流向速度。沙粒從入口邊界注射初期,由水流裹挾前進(jìn),速度保持不變,與閘門(mén)面板發(fā)生碰撞后速度減小,經(jīng)過(guò)收縮斷面時(shí)速度再次增大,最后由出口逃逸并被捕捉。

圖4 顆粒的位置分布及流向速度Fig.4 Position distribution and flow velocity of particles

由上述分析可知,閘門(mén)面板在受到粒子的反復(fù)碰撞過(guò)程中,可能會(huì)發(fā)生塑性變形,促使表面涂層被逐步?jīng)_刷脫落,從而引發(fā)銹蝕。圖5-a為相對(duì)開(kāi)度為0.2時(shí)的閘門(mén)面板沖蝕率分布。由圖可知,含沙水流對(duì)閘門(mén)面板的沖蝕作用主要集中于面板底部;沖蝕率隨著沿Y軸高度的增加逐漸減小,在面板高度為1 m及以上的位置,沖蝕率已接近于零。為分析動(dòng)水開(kāi)啟過(guò)程中面板底緣的沖蝕變化規(guī)律,進(jìn)一步計(jì)算得到不同相對(duì)開(kāi)度時(shí)的最大沖蝕率,如圖5-b所示。隨著相對(duì)開(kāi)度逐漸增大,即平面閘門(mén)往上提升的過(guò)程中,含沙水流對(duì)面板底部的沖蝕作用逐漸減弱,且作用面沿中線對(duì)稱(chēng)分布,最大沖蝕率發(fā)生在面板左下角及右下角附近。當(dāng)相對(duì)開(kāi)度由0.05增至0.1時(shí),相應(yīng)的面板底緣最大沖蝕率由1.6×10-1kg/(m2·s)降至3.3×10-2kg/(m2·s),降幅為79.4%,較于其他階段,沖蝕影響減弱的程度最大。由此可知,在閘門(mén)開(kāi)啟初期,受到含沙水流的沖蝕作用最為顯著,若長(zhǎng)期處于此種環(huán)境之下,閘門(mén)面板底緣可能會(huì)產(chǎn)生不同程度的沖刷破壞。

5-a 閘門(mén)面板沖蝕分布 5-b 最大沖蝕率圖5 閘門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中的最大沖蝕率Fig.5 The maximum erosion rate during the gate opening process2.3 面板沖蝕特征

3 影響因素分析

3.1 水流流速對(duì)閘門(mén)底緣沖蝕的影響

本節(jié)設(shè)定沙粒直徑為0.5 mm,含沙量為1 kg/m3,通過(guò)改變連續(xù)相初始流速,研究閘門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中位于不同相對(duì)開(kāi)度時(shí)受到的沖蝕磨損作用。平原河流的流態(tài)穩(wěn)定,水流速度較小,一般介于3～8 m/s,此處間隔1 m/s進(jìn)行一次工況計(jì)算,得到各工況下的最大沖蝕率繪于圖6-a。由上節(jié)分析可知,閘門(mén)提升各階段的最大沖蝕率降幅差距較大,且數(shù)值較小,為清晰展示不同相對(duì)開(kāi)度的最大沖蝕率的變化趨勢(shì),圖6-a縱坐標(biāo)數(shù)值選用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。對(duì)比發(fā)現(xiàn),隨著水流速度逐漸增大,閘門(mén)面板最大沖蝕率隨之增大,兩者的變化趨勢(shì)可認(rèn)為呈正相關(guān)。值得注意的是,水流速度由3 m/s增至4 m/s,并且閘門(mén)的相對(duì)開(kāi)度由0.05提升至0.1時(shí),最大沖蝕率降幅相近,對(duì)于其他流速的改變亦是如此,這可能意味著水流速度的改變對(duì)閘門(mén)提升過(guò)程中的最大沖蝕率增量的影響較小。

6-a 最大沖蝕率 6-b 最大沖蝕率降幅圖6 水流速度對(duì)閘門(mén)面板的沖蝕影響Fig.6 Erosion effect of water velocity on gate panel

為驗(yàn)證上述推測(cè),進(jìn)一步處理數(shù)據(jù),得到閘門(mén)提升不同階段的最大沖蝕率降幅,如圖6-b所示。對(duì)于同一提升階段,不同水流速度下的最大沖蝕率降幅接近,但不同提升階段的降幅百分比均值呈下降趨勢(shì)。當(dāng)相對(duì)開(kāi)度由0.05升至0.1時(shí),降幅最大,降幅百分比為78%,而降幅最小發(fā)生在0.25升至0.3階段,降幅百分比為42%。由此可知,閘門(mén)開(kāi)度越大,受到含沙水流的沖蝕越小。

3.2 沙粒直徑對(duì)閘門(mén)底緣沖蝕的影響

文獻(xiàn)[13]中指出顆粒粒徑是影響沖蝕速度、沖蝕角度、有效撞擊率的重要因素。因此,本節(jié)設(shè)定水流速度為8 m/s,含沙量為1 kg/m3,在河流沙粒粒徑的分布范圍內(nèi),選擇0.075 mm、0.125 mm、0.25 mm、0.5 mm、0.75 mm、1 mm六種粒徑工況,研究沙粒直徑的改變對(duì)閘門(mén)面板底緣的沖蝕影響。如圖7-a所示,最大沖蝕率隨沙粒直徑的增大整體上呈現(xiàn)出逐漸減小的發(fā)展趨勢(shì),兩者的變化趨勢(shì)可認(rèn)為呈負(fù)相關(guān)。在一定的閘門(mén)開(kāi)度下,最大沖蝕率在0.025 mm到0.5 mm的粒徑范圍內(nèi)下降較為明顯,當(dāng)粒徑大于0.5 mm后,降幅較小。這可能是因?yàn)樵陔p向耦合的作用下,流體對(duì)直徑較小的顆粒的攜帶性更好,使得顆粒以較大的動(dòng)能沖擊面板,進(jìn)而沖蝕作用更加顯著。此外,入口質(zhì)量流量不變,當(dāng)顆粒直徑較小時(shí),顆粒數(shù)目較多,能夠增加沙粒和面板的有效碰撞面積,這同樣擴(kuò)大了沖蝕影響。計(jì)算閘門(mén)提升各階段在不同粒徑下的最大沖蝕率降幅見(jiàn)圖7-b。由圖7-b可知,最大沖蝕率降幅隨著閘門(mén)提升而逐漸減小,這是由沖蝕作用面的位置決定的,與沙粒直徑無(wú)關(guān)。在不同的提升階段,不同粒徑造成的最大沖蝕率降幅的離散性不同。相對(duì)開(kāi)度較小時(shí),顆粒在重力作用下主要集中于河道底部,閘門(mén)底緣沖蝕作用發(fā)展充分,因此數(shù)據(jù)離散性較小;當(dāng)相對(duì)開(kāi)度大于0.2后,閘門(mén)底緣較高,沖蝕影響較小,且粒徑的改變會(huì)使主、次相之間的耦合作用發(fā)生變化,流場(chǎng)上層的顆粒運(yùn)動(dòng)更加隨機(jī),因此對(duì)于最大沖蝕率的預(yù)測(cè)離散性更大。

7-a 最大沖蝕率 7-b 最大沖蝕率降幅圖7 沙粒直徑對(duì)閘門(mén)面板的沖蝕影響Fig.7 Erosion effect of sand particle diameter on gate panel

3.3 含沙量對(duì)閘門(mén)底緣沖蝕的影響

含沙量是指水體單位體積中所含懸移質(zhì)的泥沙重量,包含推移質(zhì)和懸浮質(zhì)的全部沙量,與水流挾沙力密切相關(guān)。數(shù)值模擬過(guò)程中,通過(guò)設(shè)定入口質(zhì)量流量,在入口邊界以面射入源的方式模擬河段下泄沙量,待顆粒注入后,連續(xù)相通過(guò)曳力及湍流影響粒子后續(xù)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。本節(jié)控制顆粒速度(8 m/s)和粒徑(0.075 mm)不變,在0.25～1.5 kg/m3內(nèi),每隔0.25 kg/m3計(jì)算不同相對(duì)開(kāi)度下的最大沖蝕率,結(jié)果見(jiàn)圖8-a。由圖8-a可知,閘門(mén)底緣最大沖蝕率隨含沙量的增長(zhǎng)而逐漸變大,兩變量的相關(guān)系數(shù)約為0.99,呈完全正相關(guān),可見(jiàn)含沙量對(duì)閘門(mén)底緣的沖蝕影響較大。含沙量越大,意味著有更多的顆粒參與磨損,與面板壁面碰撞得更加充分,隨之沖蝕率變大。如圖8-b所示,最大沖蝕率降幅隨著閘門(mén)提升而逐漸減小,而且不同含沙量下的降幅百分比的離散性較小,表明閘門(mén)提升過(guò)程中所受到的沖蝕率降幅受含沙量影響較小。

8-a 最大沖蝕率 8-b 最大沖蝕率降幅圖8 含沙量對(duì)閘門(mén)面板的沖蝕影響Fig.8 Erosion effect of sand content on gate panel

4 結(jié)論

基于有限體積法建立流場(chǎng)模型,對(duì)平面鋼閘門(mén)面板在開(kāi)啟過(guò)程中受到?jīng)_蝕磨損的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行了模擬,并探究了含沙水流的流速、含沙量和顆粒直徑對(duì)閘門(mén)面板底緣的沖蝕影響規(guī)律,研究結(jié)果總結(jié)如下：(1)平面鋼閘門(mén)提升過(guò)程中,含沙水流對(duì)面板底緣的沖蝕作用逐漸減小,實(shí)際工程中應(yīng)避免門(mén)體長(zhǎng)期處于低開(kāi)度狀態(tài);(2)通過(guò)控制變量法,得出單因素影響下水流速度和含沙量與閘門(mén)底緣的沖蝕率呈正相關(guān),是影響面板發(fā)生沖蝕破壞的的主要因素;而粒徑的增大會(huì)使沖蝕率呈現(xiàn)減小的趨勢(shì);(3)閘門(mén)提升的不同階段,其最大沖蝕率的降幅是一定的,開(kāi)啟初期降幅最大,隨著開(kāi)度越大而逐漸減小,受水流因素影響較小,這可為閘門(mén)確定最佳開(kāi)啟高度提供參考。