随着我国水利事业的迅速发展,高坝的建设日益增多,使得高速水流引起的各种水力学问题更受到重视,其中最重要的问题之一是高速水流引起的空蚀破坏问题。减免空蚀破坏最经济有效的方法是设置掺气减蚀措施。目前,工程上设置掺气减蚀措施的类型有很多,如掺气挑坎、掺气跌坎、掺气槽或其组合式。本文通过模型试验,研究了泄槽底部设置较为特殊的凸型掺气坎和凹型掺气坎的水力特性,并与直线型掺气坎进行对比,分析了三种坎型坎后的空腔特性、掺气浓度以及脉动压强等特性,并总结出三种坎型的优缺点。主要研究内容与结论如下:(1)通过控制变量法研究了三种坎型的掺气空腔长度和空腔回水流态。对比分析了不同坎型的空腔长度、空腔回水深度与单宽流量、弗劳德数的关系,并对单宽流量q和空腔回水深度d的关系进行函数拟合。研究表明相同流量下直线型掺气坎的空腔长度最大;凸型掺气坎和凹型掺气坎都有利于减弱空腔回水。(2)分析了三种坎型近底板和近侧墙区域掺气浓度变化规律。不同流量下三种掺气坎在水舌落点后一定距离(距离掺气坎后x=80cm)之前,相同流量下近底板的掺气浓度为凸型掺气坎的最大,直线型掺气坎的次之,凹型掺气坎的最小;近侧墙掺气的浓度则为直线型掺气坎的最大,凹型掺气坎的次之,凸型掺气坎的最小。掺气坎后x=80cm之后,三种坎型掺气浓度差别很小,规律不明显。(3)分别对三种坎型底板脉动压强的幅值特性、概率密度分布以及频谱密度进行了对比分析。不同流量下三种坎型的脉动压强幅值随着流量的增大而增大,且相同流量下直线型掺气坎的脉动压强幅值最大,凹型掺气坎的最小;三种坎型的脉动压强概率密度分布基本符合正态分布;对三种坎型的脉动压强频谱特性分析可知,相同流量下直线型掺气坎的优势频率最大,集中在14-15Hz之间,三种坎型均属于低频范围。在改变流量的情况下,各个坎型优势频率基本保持不变。