多孔管的压力分布特性试验

通过室内试验并结合水力学理论分析多孔管沿程压力分布规律,研究了坡度、压力水头、孔距、管长4个参数对沿程压力分布的影响。试验结果表明:多孔管沿程压力随压力水头和孔距的增大而增大,随管长的减小而增大,多孔管沿程压力在平坡、顺坡、逆坡3种情况下分别有不同的变化规律。对推导出的水力学理论公式进行了验证,试验证明该公式在与试验条件类似或基本一致的条件下可用于实际计算。     

利用水头差 巧设虹吸井

本文根据虹吸现象的基本原理，充分利用山区，丘陵地井组有高有低的特点，利用水位差，重力流排气，取代真空泵排气，不需外部能源，即可把取水井的水汇集到集水井的最佳方法，实践证明，该设计工艺简单，运行可靠，便于管理，它不仅投资省，而且运行中水费成本低。     

南水北调中线工程中易水倒虹吸多孔抽水试验研究

中易水倒虹吸进行的多孔抽水试验,弥补了单孔抽水试验的局限性,为设计单位提供了合理的水文地质资料,根据试验过程中出现的问题,对多孔抽水试验的可操作性及可行性进行了分析。     

不同因素对沿程汇流多孔流体分布管压力分布的影响

为了研究不同因素(水深、开孔比、长径比等)对沿程汇流多孔流体分布管压力分布的影响,采用流体力学基本原理,从理论角度分析论证了不同因素对压力分布的影响,提出了压力分布综合表达式。通过室内模型试验结果分析并验证综合表达式,结果表明:压力随水深、开孔比的增加而增加。当开孔比相对较大时,压力分布的均匀性将会降低;压力随长径比的增加而增加,但增加值相对较小。多孔流体分布管在汇流过程中,管长前1/3段压力变化值较小,后段较为显著。在这些影响因素中,长径比对压力分布的影响最小,但是长管压力分布的均匀性比短管好。压力分布综合表达式经试验验证拟合效果较好,可以为多孔流体分布管的设计和应用提供参考。     

开孔率对多孔管压力水头分布规律的影响分析

多孔管的压力水头分布规律是多孔管水力性能的重要研究方向之一。通过采用室内试验与理论分析相结合的方法,研究了在平坡条件下,开孔率对多孔管压力水头分布规律的影响情况。试验结果显示:在平坡条件下,多孔管沿程压力水头的变化范围随着开孔率的增大而增大,多孔管的末端压力水头随着开孔率的增大而减小。利用水力学有关知识,采用达西-威斯巴赫公式,经过理论分析发现,当孔间距变化引起开孔率增大时,多孔管的沿程压力水头是减小的。经过分析证明,试验结果与理论分析结果一致。     

倾角和压力对空气中微润管出流特性的影响

为探明倾角(微润管与水平面的夹角)和压力对空气中微润管出流特性的影响,确定微润管倾角和压力与比流量的关系,通过室内试验研究了不同铺设倾角(0°、30°、45°、60°、90°)及0°和90°倾角时不同压力水头条件下微润管的出流特性。结果表明:微润管出流规律符合达西定律,微润管比流量随压力水头的增大而增大,两者具有较好的线性关系;相同进水压力条件下,微润管比流量随倾角的增大而增大,与倾角正弦值呈线性关系,可将微润管倾角折算为等效水头;据此提出了包括倾角和压力的微润管比流量计算公式。研究成果为微润灌溉工程规划、设计提供基础依据。     

南水北调中线工程排水倒虹吸布置的优化分析

排水倒虹吸是南水北调中线工程左岸排水建筑物中数量最多的一种型式。鉴于总干渠沿线复杂的地形地质条件和水力学条件,每座排水倒虹吸的工程布置都有其自身的特点。本文以南水北调中线一期工程总干渠鲁山北段李村沟排水倒虹吸的工程布置为例,浅析其工程布置的基本思路,为以后优化排水倒虹吸的工程布置提供参考。     

虹吸式出水管虹吸形成过程的壁面压力及脉动特性

通过物理模型试验测量虹吸式出水管在虹吸形成过程中典型断面的压力过程线,采用邻域平均法提取脉动压力数据,采用统计特征和短时傅里叶变换信号处理方法分析时均和脉动压力特征。结果表明：管壁时均压力沿水流方向先减小后增大,驼峰段的上壁面时均压力随着流量增大逐渐大于下壁面;虹吸形成过程中,压力脉动呈正偏态分布,均方差沿水流方向不断降低;压力脉动主要由水泵旋转和水气运动引起,频率在0～30 Hz之间,主频与水泵转频相近;相比虹吸稳定流阶段,水力驱气阶段存在的气囊压缩和释放过程使得压力脉动频率及幅值上升,接近泵站系统自振频率,容易产生结构振动,需要通过设计和运行的优化减少该阶段的持续时间。     

多孔拦河闸的水力特性研究

为了研究拦河闸的水力特性,针对某拦污工程,通过1∶70整体水工模型试验,对各工况下拦河闸的流态、流速、流量和冲刷等水力学参数进行对比分析,得出流量系数、冲坑范围和深度及上游水位壅水高度,对多孔拦河闸的泄洪能力、消能防冲和上游淹没进行验证,进而对原方案运行方式、电站船闸处导墙长度进行优化设计并提出合理的建议。优化结果表明:拦河闸进水平顺,水面光滑衔接,流速分布合理,流量满足要求;下游流态良好,冲坑深度和冲坑下游坡度满足要求;上游淹没范围满足要求。该研究可对类似工程理论分析及设计提供参考价值。     

引大入秦工程总干渠先明峡倒虹吸压力钢管设计

引大入泰工程总干渠先明峡倒虹吸压力钢管管径φ2.65m，设计最大工作水头107.12m，总重量约1535t，属高水头大管径倒虹吸压力钢管，现钢管安全运行已近15a。主要介绍了钢管壁厚选择、支承方式、管道伸缩节以及人行桥和进人孔、放空管的设计情况，对焊缝和防腐涂装进行了重点要求。为今后进一步优化倒虹吸压力钢管设计，高质量地完成工程建设任务积累了经验。     

Pumping testing using a siphon well

This paper determines the aquifer transmissivity and storage coefficient from timedrawdown data of pumping tests using a siphon well including a main pumped well along with ten brach pumped wells (deaired wells). The pumping data was analyzed by the Cooper-Jacob graphical method. The computed transmissivity and storage coefficient are 435.8 m²/day and 6.54 × 10^-4 with pumping rates of 432 m³/day. Distances from the pumped wells to the observation well ranges from 225 to 268 m. The pumping tests from this siphon well (No. 38), one of the siphon wells in the Nansalum Pump Field, Tainan, Taiwan, were started at 10:40 a.m. on 19 March, 1992 and continued for 1534 min and then were shut simultaneously for water recovery. Groundwater withdrawals were pumped from the uppermost confined aquifer in the pump field.The siphon well is used to continuously provide a sufficient yield for pumping tests and irrigation, and is used when the pumped level and aquifer coefficients for more distant observation wells are to be measured and computed. These may not be achieved in less transmissive aquifers when a single pumped well is used. The siphon well can become a single pumped well in case the ten brach pumped wells (or deaired wells) are not used.     

消力井消能效率及井底压强分布研究

结合室内方形消力井水力模型实验,对方形消力井的消能效率及井底压强的变化规律进行分析,从而为消力井工程的应用提供参考和依据。实验发现,当管道流量达到一定程度时,消力井和闸板阀的消能比重趋于一个稳定的数值;并且输水管道中的大部分能量消耗在闸板阀处,闸板阀在消能过程中起到了关键性作用;同时井底中央处的压强大于井内的静水压强,而井底靠近井壁处的压强小于井内的静水压强,表明井底中央处于冲刷状态,井底靠近井壁处为负压状态。     

虹吸井子结构法在尾矿坝复杂渗流场求解中的应用

针对尾矿坝特有的防渗排水措施(如虹吸井、导渗盲沟、辐射井等)通常难以精细模拟其排水效果和整体三维渗流场,提出一种适合求解布置有复杂排水系统的尾矿坝三维渗流场的虹吸井子结构法。以某尾矿坝为例,采用虹吸井子结构法对尾矿坝三维渗流场进行有限元数值模拟分析,研究虹吸井和导渗盲沟联合作用的防渗效果以及虹吸井部分失效对渗流场的影响,为尾矿坝复杂排水系统的设计提供理论支持。     

虹吸管气液两相流压降特性试验

通过系列试验量测了不同安装高度、不同水位差时虹吸管水平管段的压降、含气率及过流量,探讨和分析了虹吸管气液两相流压降的变化规律及气液两相流流型不同时影响管道压降的因素。结果表明,气液两相流管道压降与液相满流时压降规律相同,即压降值随管道水头的增大而增大;但是,与液相有压管流不同,水位差一定时压降值随安装高度的增大而减小。当虹吸管内为气泡流时,气泡存在对沿程阻力系数λ影响很小,可忽略不计。管道实测压降小于计算值的原因是气液两相压降减小率等于流速减小率。当虹吸管内为过渡流和气团流时,气液两相压降减小率与流速减小率相差较大,实测压降的减小不仅与流速减小有关,含气率的大小对气液两相压降的影响也不可忽略,含气率的增大使气液两相流动阻力增大,即压降增大。     

虹吸式出水流道水力性能数值计算湍流模型适用性

为寻求适用于大型低扬程泵站虹吸式出水流道水力性能数值计算的湍流模型,首先采用透明流道模型对某低扬程泵站虹吸式出水流道进行了试验研究,测试了流道水头损失并分析了流道内流态; 在网格无关性分析的基础上,选择常用的一方程湍流模型(S-A湍流模型)、二方程湍流模型(k-ε湍流模型、k-ω湍流模型)及Reynolds Stress湍流模型分别对该虹吸式出水流道水力性能进行了三维湍流流动数值计算,并将计算结果与模型试验结果进行比较。结果表明:与一方程湍流模型和Reynolds Stress湍流模型相比,二方程湍流模型在虹吸式出水流道水头损失的计算中更具优越性,采用Standard k-ε,Realizable k-ε和SST k-ω等3种二方程湍流模型计算得到的流道水头损失相对误差小于3%,其中,Standard k-ε湍流模型计算得到的流场与模型试验结果最吻合。     

水平井井筒内压力产量变化规律研究

对水平井生产系统进行分析,必然涉及到井筒中的流动问题,过去人们不考虑水平井井筒中的压降,这给水平井的生产系统分析带来较大的误差。本文考虑井筒摩擦和加速度对井筒压降的影响,同时考虑地层渗流和水平井筒流动,建立了水平井井筒流动与地层流动耦合的数学模型,以此获得了计算水平井井筒压降和产量分布的表达式,实例计算和分析了海上油藏一口水平井井筒的压力和产量变化规律。本文的研究为水平井的生产系统分析提供了理论基础。     

三重介质油藏斜井压力动态特征分析

针对裂缝与井筒连通,同时存在溶洞和裂缝、基岩和裂缝之间发生拟稳态窜流的三重介质,建立了这类三重介质油藏的斜井试井解释模型,采用汇源叠加等方法求得顶底封闭无限大三重介质油藏斜井在拉氏空间中的井底压力响应,绘制了相应的典型无因次压力曲线版图,分析了顶底封闭无限大三重介质油藏斜井的渗流规律,对其压力特征曲线进行了流动阶段的划分,并讨论了影响压力特征曲线的各种因素。所得的结果有利于提高对三重介质油藏斜井渗流规律的认识,为合理地运用斜井开发三重介质油藏提供理论依据。     

海洋深水试验池造流系统中穿孔压力墙参数的研究

深水造流系统作为海洋深水试验池的主要设备,其造流效果的好坏直接决定了水池能否正确模拟深海海洋环境,进而开展海洋工程深水试验研究的能力.通过数值求解RANS方程和标准k-ε湍流模型,对深水池内整体流场的流速和压力分布等流场特性进行了研究.计算结果表明,布置在进水和出水廊道内的穿孔压力墙是深水造流系统中的关键整流设备,其孔径大小、墙的厚度以及穿孔墙的表面粗糙度等参数都会对水池内流场的均匀性,水流在水池内循环流动所受到的压力损失等流场特性产生显著影响.数值模拟的结果对于海洋深水试验池的设计和建造具有重要的参考价值.     

南水北调中线工程倒虹吸管道水力学试验研究

通过对南水北调中线工程总干渠西赵河倒虹吸的水工模型试验研究,对此类大型渠道倒虹吸的水力特性有了充分的认识,并给出了两类大型倒虹吸管各段的阻力损失分布及沿程阻力系数和局部阻力系数.通过水头损失计算值与实测值的比较,两者十分接近.为此类大型倒虹吸特别是南水北调中线工程中倒虹吸的设计和运行管理提供了依据.