表中孔水舌空中碰撞消能试验研究

通过模型试验，研究了碰撞角和流量比与碰撞消能效果的关系，提出射流碰撞的主要作用在于分散水流，在确定流量比是不必拘泥于流量比等于1的传统思路，采用小股射流碰撞大股主射流，同样能起到分散水流的作用，改善下泄水流进入水垫塘时的入流条件，从而提高碰撞消能效果，试验表明，在碰撞角较大时，中表孔流量经达到0．2时即可使水舌充分散裂。     

挑流消能雾化范围的预估

根据所搜集到的泄洪雾化原型观测资料以及部分模型试验资料,在综合分析了影响雾化范围的各种因素的基础上,探讨了挑流消能雾化降雨区范围的粗估方法。分析结果表明：１）鼻坎水头与雾流降雨区范围之间存在一定的关系,在现有资料范围内,二者之间呈近似线性关系;２）空中碰撞消能导致雾化范围增加,在现有资料范围内,空中碰撞与不碰撞的挑流消能的鼻坎水头～雾化范围关系基本呈两条不同的线性分布;３）雾流降雨区宽度与长度之间存在近似正比关系。据此．文中给出了雾流降雨区长度与宽度的粗估公式。     

峡口拱坝消能方式的选择和计算

通过试验研究,将峡口表孔布置为大差动高低坎泄水方式,两侧边表孔采取高挑坎,中表孔采取低挑坎.在拱坝的向心作用下,边表孔的水舌与中表孔的水舌在空中相互交汇碰撞,可提高整体消能效果,明显减轻坝下冲刷.理论分析表明,上下水舌的交汇角越大,碰撞率消能率越高.改变中、边表孔的挑坎高程差和各自的挑角,可增大上下挑射水舌碰撞角度,提高空中消能率.峡口水电站的交汇角为37°,计算空中消能率为9%.     

拱坝两侧挑流碰撞式消能工的水力优化设计

本文在试验的基础上,对水舌在空中相互碰撞后的能量损失进行了初步的研究,认为用塑性碰撞理论估算碰撞的消能率比较合理,分析给出了撞后水舌对下游河床的冲刷与其主要影响因素之间的关系。最后为拱坝的两侧挑流碰撞式消能工的水力设计提供了一个较为合理的优化数学模型。     

二滩水电站表中孔联合泄流空中碰撞消能优化研究

本文在原有研究的基础上,对二滩水电站表孔中孔联合泄流两水股空中碰撞消能进行了分析,研究了表孔、中孔泄流25种组合情况下的碰撞角、碰撞点的位置以及碰撞角与表孔俯角,中孔挑角的关系,得出一些有益的结论。     

高坝空中挑射水流水力特性及消能机理的研究

本文介绍研究高坝泄洪消能空中挑射水流水力特性及消能机理的重要意义;介绍利用作者研制的挑射水流流速仪,为工程模型试验实测挑射水流沿程流速的情况及成果;并在上述实测成果的基础上进行挑射水流流动规律的分析研究。提出挑射水流空中消能率的计算公式及检验消能效果的其它因素。对挑射水流空中消能机理作了分析研究。     

表中孔水舌空中碰撞消能率的另一计算方法

本文根据动量定理及上下游水流总能量守恒提出了一种新的表、中孔水舌空中碰撞消能率的计算方法,所给公式概念清楚,较真实地反映了工程实际,并结合模型试验给出了一个算例。     

掺气分流墩与消力池联合应用消能机理分析与试验验证

采用附加射流水跃理论对掺气分流墩与消力池联合应用的消能机理进行了分析,并通过模型试验对理论分析及消能效率进行了验证.结果表明,采用掺气分流墩设施,可增进消力池的消能作用,并取得显著的经济效益,达到附加射流水跃理论所预期的效果.     

双曲拱坝坝顶表孔泄洪消能布置试验研究

为了解决某水电站碾压混凝土双曲拱坝的泄洪消能与下游冲刷问题,采用1∶60的水工整体模型对其泄洪消能布置进行了深入的试验研究,通过方案优选,最终确定中孔采用滑雪道式溢洪道,两边孔采用新型折流器实现了高低坎水流碰撞消能、横向扩散碰撞消能;最大限度地增加了落水面积,充分利用下游河道水体消能,使冲刷深度由原来的30 m左右减至18 m以内,从而较好地解决了该坝的消能冲刷问题。该试验提出的布置方式和消能工可供类似工程参考。     

串联型脉冲喷嘴的实验研究

根据水声学原理和瞬变流理论,在自激振荡脉冲射流喷嘴的基础上,设计了一种新型的串联型脉冲喷嘴,它由Helmholtz谐振腔和风琴管谐振腔串联组成。实验选用3种不同形状碰撞壁风琴管,采用SD150测试系统,分析了串联型脉冲射流动态特性和形状变化对脉冲射流特性的影响规律,以及泵压和风琴管振荡腔长对射流冲蚀效果的影响。实验结果显示:如果两振荡腔结构参数选择合理,使其固有频率耦合,射流将能激励出更大的流体振荡,射流的瞬时能量将得到更大提高;3种碰撞壁中,冲蚀效果最佳的是球面形碰撞壁风琴管串联型脉冲喷嘴。     

A new type of plunge pool—Multi-horizontal submerged jets

Based on the understanding of the mechanism of energy dissipation, a new type of plunge pool is presented with the advantages of high rate of energy dissipation, low impact pressure, and small close-to-bed velocity on the soleplate of the plunge pool. The first advantage owes to enlarged shearing energy dissipation areas in the plunge pool, while the other two are caused by the jet that enters in a nearly horizontal level to keep the soleplate from being scoured directly. All of the above arrangements make this new type of energy dissipator distinct from the underflow energy dissipation. Through experiments on the physical model, the authors found that the water flow maintained stable and submerged in horizontal direction when the flow was narrow in horizontal but thick in vertical direction. However, the wide flat nappe was ready to submerge or float as the downstream water level rised or dropped. The entire flow fields of multi-horizontal submerged jets into plunge pool were also numerically simulated. The numerical results of water surface curve, close-to-bed velocity and floor pressure agree well with the experimental data. The flow pattern in the plunge pool was analyzed after combining the laboratory data and numerical simulation. Supported by the United Research Foundation of the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50539060 and 50709020) and “973” Project of China (Grant No. 2007CB714105)     

挑流水舌运动数值模拟

考虑空气阻力及卷吸掺气的影响,从相似理论出发分别建立了挑流水舌的一维和三维数学模型,并用相应的模型试验与原型观测资料进行了验证计算.验证计算成果表明,所建立的挑流水舌数学模型具有较强的预报能力,可为雾化问题和消能机理的深入研究提供较好的基础.     

新型射流消能的流态演变与极限临底流速研究

本文列举了多个水电站采用挑流及底流消能的应用情况及泄洪雾化特点。针对向家坝水电站所采用的多股多层水平淹没射流的消能型式,分析了影响其效率效果的17个物理参数。表孔单独泄洪条件下,消力池内分别呈自由射流、半潜射流、淹没射流及回复底流的流态演变;中孔单独泄洪条件下,随下游水位的变化,其出现偏流,并随下游水位的升高而消失,同时空间扩散比对其流态演变影响明显;联合泄洪,下游水位对其流态演变影响明显,同时表孔适当收缩对流态改变影响明显。研究表明：表孔单独泄洪,影响其最大临底流速的参数为出口跌坎高程和水流弗氏数;中孔单独泄洪,影响最大临底流速的参数主要为出口跌坎高程和跌坎底坡比;联合泄洪,影响其最大临底流速的为表孔收缩比、表孔侧收缩比、表中孔出口高程差、表中孔出口水流弗氏数及中孔跌坎底坡比。本文展望了高水头大流量低雾化泄洪消能的研究前景。     

阶梯-深潭系统消能率的试验研究(研究生论坛)

阶梯-深潭系统是高坡降河流上经常发育的一种河床结构,它能够形成阻力、极大的消耗水流能量,从而稳定河床。为了更加深入的了解阶梯-深潭系统的消能率变化规律和阶梯-深潭系统的优化设计,本文研究了阶梯-深潭系统在不同量级洪水下的消能率,并对构造的两种形式的阶梯-深潭系统在不同量级洪水下的消能率进行了对比分析。试验在云南省昆明市东川区蒋家沟内进行,试验沟道由泥石流堆积物上开挖而成,利用在沟道上游修建的水池来制造试验洪水,阶梯-深潭系统用直径0.3-0.5m的大石块构造。试验采用了两种典型的阶梯-深潭系统构造形式,一种为单个阶梯加较深深潭的构造形式,一种为多级阶梯加较小深潭的构造形式。试验结果表明,阶梯-深潭系统消能率最高能达到90%以上。阶梯-深潭系统的消能率随着洪水量级的增大会减小。在各种工况下,第一种形式的阶梯-深潭系统消能率要高于第二种形式,本研究为阶梯-深潭系统的优化设计提供了依据。     

辅助消能工应用于低佛氏数水流消能的试验研究

低水头闸坝工程的一个普遍水力学问题是低佛氏数水流的消能防冲 ,其特点是消能率低 ,为达到较好的消能效果 ,常在消力池中加设一些辅助消能工 .结合沂沭河上某节制闸的消能试验 ,探讨几种辅助消能措施在低佛氏数泄水建筑物中的应用     

大流量水电站表孔泄洪消能体型试验

大流量水电站的消能设计历来都是非常复杂和困难的.在1:60溢流坝表、中泄水孔断面模型上对密松水电站泄水建筑物的布置方案进行了泄流能力、流速流态、压力分布等相关水力学问题的试验研究,并通过10多个方案的比较优化,提出了基本可行的泄水建筑物体型和消力池型式.研究成果表明:表孔取消宽尾墩,采用跌坎式消力池方案,可有效降低底流消能时的池底板流速,同时消除宽尾墩形成的水翅击打两侧导墙现象,达到了较满意的消能效果.试验成果对该工程设计提供了较好的参考方案,并对类似工程有很好的启发借鉴作用.     

Experimental investigation of submerged impinging jets in a plunge pool downstream of large dams

Ｔｈｅｐｌｕｎｇｅｐｏｏｌｗｉｔｈｏｖｅｒｆｌｏｗｓｐｉｌｌｗａｙｓｉｓａｔｙｐｉｃａｌ,ｓａｆｅａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆｏｒｍｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｏｆｌａｒｇｅｄａｍｓｉｎｎａｒｒｏｗｖａｌｌｅｙｓ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ,ｉｔｉｓｑｕｉｔｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｐｌｕｎｇｅｐｏｏｌｓｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｏｆｌａｒｇｅｄａｍｓｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｆｌｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ,ｄｉｆｆｕｓ…