琴键堰增设护墙对泄流能力影响的模型试验研究

为探究在堰顶增设护墙以及护墙高度对琴键堰泄流能力的影响,通过模型试验对比分析了8种不同高度护墙琴键堰的泄流能力,并通过数值模拟对5种不同高度护墙琴键堰各溢流前缘的泄流量、水面形态以及流速分布等特征进行了分析。结果表明:相较于基础体型,增设护墙提高了进口和出口宫室的泄流效率和泄流量占比,提高了侧堰泄流量,减少了侧堰溢流碰撞,提高了水流下泄流速,从而提升了琴键堰的泄流能力;增设护墙高度为堰高的13%时,泄流能力提升最大,当相对水头 H/P<0.20、0.20相似文献   

国外水利水电文摘

迷宫式溢洪道的主要特性迷宫式溢流堰通常以三角形、梯形或U形等成重复循环的方式布置在坝顶,这样将会大大地增加堰顶长度,加大泄流量。但这种堰顶轮廊往往会导致水流流态复杂化。随着上游水头的增加,迷宫式溢流堰中的水流流态经历全掺气、部分掺气、过渡和受压四种状态。对全掺气流态,水流系自由跌落在堰的整个长度上,而超过堰顶的水头很小,且水舌厚度和尾水深度对流量系数均不产生任何影响,故其运转情况较为理想。当过堰顶的上游水头开始增加时,则对上游端会产生一种约束力,使反向水舌收缩,     

开敞式宽大单泄槽溢洪道水力特性及优化布置研究

开敞式宽大单泄槽溢洪道与一般溢洪道相比易发生水流流态复杂、掺气效果差等工程安全问题。以马来西亚Baleh水电工程为例,采用VOF法与RNG k-ε双方程紊流模型对溢洪道流场进行三维数值模拟。计算分析了不同工况下溢洪道流态、流速、沿程压强等水力特性的分布规律。同时开展1∶50物理模型试验,对比分析数值模拟结果与模型试验结果发现,两者基本一致,验证了开敞式宽大单泄槽溢洪道水力特性数值模拟的准确性与可行性。进而利用紊流模型计算分析了溢洪道掺气坎的优化布置方案,结果表明:1#掺气坎抬高20 cm后,坎后掺气空腔长度由11.03 m增大至19.84 m,消能率提高了6.11%;3#掺气坎沿泄槽陡坡上移15 m后,挑流水舌冲击位置上移,减轻了对挑流鼻坎段水流流态的影响。研究结果对同类工程的优化设计有一定的借鉴作用。     

组合隔板式鱼道水力特性数值模拟研究

鱼道是为鱼类提供洄游通道的一种重要的工程措施。基于Flow-3D采用标准RNG k-ε紊流模型和Tru-VOF追踪自由液面方法,对鱼道池室内流场进行三维紊流数值模拟,研究池室内水流流速、流态空间分布,分析鱼道的水力特性对目标鱼类洄游上溯的影响。结果表明:溢流堰与竖缝组合隔板式鱼道在设计流速v=0.75 m/s条件下,竖缝处平均流速为0.83 m/s,竖缝处流速分布范围为0.76~0.89 m/s;堰上流速为0.90~1.12 m/s,回流区流速分布范围为0.09~0.25 m/s,流速大小在鱼类的克流能力范围之内,但靠竖缝隔板处存在明显的主流贴壁现象。为此开展了池室优化方案设计,使鱼道池室流态满足鱼类上溯要求。     

旋流环形堰竖井泄洪洞三维流场数值模拟

旋流环形堰竖井泄洪洞是一种新型的环境友好的内消能工, 跟传统环形堰竖井泄洪洞相比, 泄洪洞的流态和 消能防蚀机理明显不同。作为一种新型布置形式, 其复杂的水流特性并不是十分清楚。依托于广东清远抽水蓄能 电站下水库泄洪洞工程, 基于RNG k2E双方程湍流数学模型, 并结合VOF( Volume Of Fluid) 方法, 对下库旋流环形 堰竖井泄洪洞进水口、竖井旋流泄洪洞、出口的复杂水流进行了三维数值模拟, 并对部分水力参数的特性进行了解 析计算, 获得了流态、压力、流速、空化数等水力要素的变化规律。模拟结果表明, 数值计算结果与物理模型试验成 果吻合较好。并通过数值模拟验证了该新型内消能工的泄流能力和高消能效率。     

基于弯道水流对闸孔泄流影响的研究

以建于弯道处某实际工程水库为例,采用旋桨式流速仪和流场时测系统对弯道处某实际工程水库闸孔泄流的水力特性进行了系统的物理模型试验研究,对比运用FLOW-3D软件建立的数学模型,验证了3种不同工况流量下闸孔水流泄流时的泄流流态、流量水位关系、水舌挑距和挑高、表面流速分布、中孔的泄流水面线、溢流面压力分布和尾坎处的流速,显示了数值模拟的准确性,验证结果与模型试验结果基本一致,吻合较好,为类似工程研究提供了重要参考依据。     

基于混合-浓度模型的泄洪洞内水流掺气数值模拟研究

掺气可以减免泄水建筑物发生空蚀破坏,对水利工程的安全运行至关重要。数值模拟方法具有低成本、无模型缩尺效应和可获得较全面的流场信息等优点,是目前研究掺气问题的有效方法。基于自主开发的NEWTANK数值模型,构建了混合-浓度数值模型用于研究掺气水流,通过对洞内掺气水流进行数值模拟研究发现,计算所得水流流速和掺气浓度与试验数据吻合良好,从而验证了该数值模型研究洞内掺气问题的可行性,此外还发现洞内形成了一个大的气流循环,上方逆向气流速度沿水流方向由2 m/s增大至5 m/s。研究表明：当闸门开度一定,来流水头由5 m增大至15 m时,水体掺气程度进一步加强,造成出口位置近底掺气浓度由0.006增大至0.060,掺气层厚度由0.08 m增大至0.12 m。     

虹吸井和排水口泄流三维数值模拟及堰型优化

采用k-ε湍流模型封闭Reynods方程及VOF法追踪自由水面,对南迪普火电厂虹吸井和排水口的排水过程进行了三维数值模拟,其结果与模型试验结果吻合良好,表明三维数学模型用于虹吸井和排水口泄流模拟是可行的。在此基础上,针对原设计方案虹吸井溢流堰泄流偏于一侧、流速分布不均匀等缺点,分析了迷宫堰取代原方案折型堰后的流态,经三维数值模拟验证,迷宫堰堰上过流量及堰后流速分布基本均匀对称,是一种较为理想的堰型。     

曲面X型宽尾墩闸室内水力特性模拟研究

为了高精度模拟水流通过水工建筑物时的流场特性,采用CLSVOF法并引入RNGκ～ε紊流模型的新型数值模拟方法,对某水电站曲面X型宽尾墩泄流时的水力特性进行了三维数值模拟研究,获得了宽尾墩闸室内水流流态、水面线、流速、压力等水力参数.数值模拟结果与物理模型试验结果吻合良好,验证了CLS-VOF数值模拟方法的可靠性.     

琴键堰泄流能力影响因素与计算分析研究

近年来特大洪水和超标准洪水频繁发生,已建水利工程泄流能力不足问题日益突出。琴键堰在适当低水头条件下具有高效泄流效率。归纳了琴键堰主要结构参数对其泄流能力的影响及最佳取值,总结了琴键堰流态对泄流能力的影响,分析了琴键堰发生低水头行为的条件参数。通过对比现有琴键堰泄流能力估算公式,并结合国内外已有试验数据,采用遗传算法拟合推导了基于溢流堰轴线长度L、堰宽W、堰长B、堰高P、进出水宫室宽度比W_i/W_o及上下游倒悬长度比B_o/B_i流量系数计算式,整体误差小于6%。该式计算简单,适用于琴键堰整体泄流能力估算,可根据实际需求选取合适的估算公式。琴键堰主要结构参数的最佳取值及泄流能力的计算方法可为超标准洪水条件下泄流建筑物设计或改建提供估算依据。     

直槽流动失稳过程数值模拟的可视化

本文利用计算机可视化的方法对直槽流动的数值模拟结果进行了处理，得到了若干组显示涡量场和涡管运动变化的计算机动画，通过对这些直观的动画进行分析，发现了直槽流动失稳的一些现象，对于流动稳定性的研究具有一定的参考价值。     

低含沙水流运动特性综述

本文着重综述了清水水流、挟沙水流的流速分布动特性、能量间分配关系等流动现象的内部规律，并系统分析比较了它们的异同，文中还兼论了卡门常数。     

台阶式溢流坝中小流量流态改善方式研究

台阶式溢流坝有显著的掺气效果和消能效果,目前在中小型工程中广泛应用。但是台阶式溢流坝在小流量浅水深的工况下,坝面上流态较差,呈现跌流或者过渡流态,容易形成水翅和水流跃离现象。为了解决上述问题,本文结合某工程通过水工模型试验研究对台阶起始端的体型进行优化,结果表明优化方案能够很好地改善较小流量时的过渡流态。     

中小型泄水工程利用附着混合流消能问题的探讨

本文介绍了混合流的概念，结合某一中型水库的试验，观测了混合流在抬高尾水时的下游流态。流速分布的变化规律以及对消能效果的影响。从而说明了低水头泄洪建筑物利用挑流消能有更多的可能性。     

Application of the ‘natural flow paradigm’ in a New Zealand context

The natural flow paradigm (NFP) emphasizes the need to partially or fully maintain or restore the range of natural intra‐ and interannual variation of hydrologic regimes to protect native biodiversity and the evolutionary potential of aquatic, riparian and wetland ecosystems. Based on our studies of natural and managed flow regimes in New Zealand, we do not believe that all components of the natural flow regime are necessary to achieve the objectives of the NFP, either partially or fully, because many aquatic species have very flexible niches and life‐history requirements (i.e. there is ‘ecological redundancy’). Obviously, maintaining the natural flow regime will maintain the hydrologic and hydraulic conditions necessary for sustaining natural ecosystems. However, if there is adequate knowledge of what ‘values’ need to be maintained in a waterway, and the aspects of the flow regime that are required to maintain those values are also known, then regimes can be designed that target these requirements and thus optimize conditions for the ‘values’. We believe that an assessment of ecosystem requirements using information on river processes together with habitat requirements and life‐history strategies of biota can achieve the best balance between resource use and sustaining ecosystem function and value, and show examples where changes to natural flow regimes have maintained, or even improved, instream values in some New Zealand rivers. We caution that simple flow‐based rules, such as those that might be developed under the NFP, could be unnecessarily restrictive on multiple use of water in New Zealand while, at the same time, preclude the opportunity for enhancement of key ecosystem values in many waterways. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

坡面流阻力研究进展

主要从坡面流流态对坡面流阻力的影响、坡面流阻力与雷诺数的关系、降雨对坡面流阻力的影响、坡面流阻力公式4个方面对前人关于坡面流阻力的研究成果进行了总结。结果表明:坡面流流态的不确定性导致了坡面流阻力变化更为复杂;坡面流阻力与雷诺数之间并无良好单一的相关关系;降雨对坡面流阻力有很大的影响作用但具体影响机理并未有明确的结论;坡面流阻力公式表征仍用明渠水流概念及表达方式,并且3个阻力系数n、f、C哪个更适合表征坡面流阻力尚无统一的结论。进而对目前存在的问题进行了分析,对今后的发展进行了展望,认为需在研究方法和实验设备及量测技术方面有所突破,才可以更好的对坡面流阻力进行全面系统的研究。     

均匀来流中振动圆柱尾迹涡结构的数值研究

本文从涡量流函数形式的N-S方程出发,对于不同的振动频率、振幅,首次数值研究了均匀来流中沿任意方向(参见图1,0°相似文献   

流量法测量文丘里管流量系数的误差研究

主要探讨在文丘里管测量流量系数实验中流量系数取值过程中的误差,借用能量方程,推导出了考虑水头损失时流量系数的理论公式,通过实验比较分析了不同阻力系数下计算得出的流量系数的误差大小,提出了在Re＜105对一种简化流量系数取值过程的计算方法,并验证了其可靠性.另外通过比较在同一水流环境下两次不同流量计算得到的流量系数,分析了流量测量引起的误差对于流量系数取值的影响.     

平甸河水库溢洪道高速水流流态试验研究

高速水流对边界条件十分敏感，由此所产生的冲击波、水流掺气以及空蚀等，对水工建筑物的正好运行非常不利。通过水工模型试验，解决了平甸河水库道洪道泄水陡糟高速水流流态问题。     

Hydrologically Based Environmental Flow Methods Applied to Rivers in the Maritime Provinces (Canada)

The demand for water withdrawal continues to increase worldwide. These water withdrawals from rivers can affect fish habitat and aquatic life. As such, environmental flow assessment methods are used in order to protect rivers against excessive water withdrawals. The concept of environmental flow relates to the quantity of water required in rivers to sustain an acceptable level of living conditions for aquatic biota at various phases of their development. For many agencies, environmental flow methods are essential in environmental impact assessments and in the protection of important fisheries resources. The present study deals with the evaluation of hydrologically based environmental flow methods within the Maritime Province of Canada. In total, six hydrologically based environmental flow methods were compared using data from 52 hydrometric stations across the region. Some methods provided adequate environmental flow protection (e.g. 25% mean annual flow and Q₅₀ flow duration method); however, other methods did not provide adequate flow protection (e.g. Q₉₀ flow duration method and 7Q10 and 7Q2 low‐flow frequency). The 70% Q₅₀ method provided adequate flow protection only under good baseflow conditions and should be applied with extreme caution. The present study shows the importance of the hydrologic flow regime, particularly as it pertains to the baseflow component, as a significant determinant in the level of instream flow protection. © 2014 Her Majesty the Queen in Right of Canada. River Research and Applications © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.