小湾水电站大型导流洞改建泄洪洞研究

针对小湾水电站高水头、大流量的泄洪特点，通过大量的优化试验研究，将旋流竖井式泄洪洞技术应用于小湾水电站导流改建工程，并提出适合工程特点的体形布置形式，解决了下游高水位淹没泄洪洞出口的技术难题。研究表明，这种旋流竖井式泄洪的消能效率可达90％左右，涡室与竖井的水流流态比较平顺，压力分布分理，导流洞内水流速度低于20m/s，不失为高水头、大流量条件下导流洞改建为泄洪洞的有效方式之一。     

旋流式竖井涡室水边线的计算方法

旋流式竖井,涡室水边线问题一直是研究的重点问题。目前,旋流式竖井涡室水边线的计算并没有明确的理论计算方法,主要依赖水工模型试验测量得到的试验数据。通过Ippen冲击波理论和刘韩生缓冲击波简化式分别计算了涡室水边线,对比栗西沟旋流式竖井试验数据,得知后者计算精度更高,计算过程更加简单,可满足工程的需要。     

浅谈旋流竖井泄洪洞涡室的优化试验

旋流竖井泄洪洞上平段与涡室的衔接良好与否对于竖井涡室内水流流态具有非常大的影响,如果设计不好将降低竖井壁面的抗空蚀空化能力,并且也将对竖井中心空腔的稳定造成影响。结合某工程旋流竖井泄洪洞,针对其上平段壅水以及涡室水流流态较差等问题,对其上平段与涡室的衔接进行了一系列的优化调整,最终实现了上平段与涡室水流的良好衔接,并且保证了竖井中心空腔的稳定。     

急流小流量旋流式竖井涡室流态试验研究

旋流式竖井是一种比较良好的泄水道,目前研究工作集中于急流大流量或来流为缓流小流量情况。某尾矿库排洪管为急流小流量,通过水工模型试验研究这种水流的涡室体型流态。针对急流小流量旋流,对圆弧、椭圆曲线涡室体型进行比较择优,选取了比较合适的体型;并对试验中出现的问题进行了分析研究,主要解决了涡室流态问题,经优化,所推荐椭圆体型涡室流态理想,满足工程设计要求。     

高坝施工导流洞改为永久竖井泄洪洞水力学研究

本文通过模型试验研究涡室－竖井内消能系统，用内设阻涡坎的涡室连接泄洪洞和竖井，带盲洞的消力并连接竖井和导流洞。探讨了涡室－竖井内消能系统中的流态、边壁时均压力、脉动压力、消能率、消力井尺寸与消能率之间的关系和消能机制等水力学问题。     

旋流式竖井涡室结构优化试验研究

前人研究结果和具体工程的试验表明,旋流式竖井的涡室结构可能存在过流时涡室空腔较小、偏心严重,且流态较差等问题.为解决这些问题,结合具体工程,通过理论分析和试验研究,给出涡室半径r1与竖井半径R、涡室半径r2与r1的定量关系,涡室圆弧半径宜为竖井半径的1.5～1.6倍,r2宜为r1的0.58～0.625倍;重新定义跌坎为导流坎,其与引水道边墙的夹角以0°～10°为宜.通过水工模型试验验证,本简化方案结构简单,能有效改善涡室内流态,减小工程量,对类似工程设计有重要的参考价值.     

旋流竖井式泄洪洞关键技术问题研究

旋流竖井泄洪洞的关键问题是:(1)涡室进口与竖井连接段跌坎处易产生负压;(2)高尾水位泄洪洞排气难,出口易发生气爆。针对这两个问题,通过试验研究提出消除涡室连接段负压和防止泄洪洞出口气爆的简易工程措施并介绍了涡室、竖井结构尺寸优化研究成果。     

不同组合连接体形下旋流式竖井水力特性试验研究

通过物理模型试验和理论分析相结合的方法研究了不同组合连接体形下旋流式竖井的水力特性,总结出竖井涡室内的4种典形流态,其中,自由旋流流态最适合于旋流式竖井.通过进一步研究进口体形和消力井深度对流态和消能率的影响,得出折流角变化对消力井侧壁及底板压强影响不大,消力井边壁及底板均不会出现负压;流量的增加会减小消能率,折流角和...     

甲岩水电站竖井旋流泄洪洞设计研究

甲岩水电站右岸泄洪洞采用竖井旋流消能方式,由导流洞改建而成。从水力计算、模型试验、数值模拟、结构设计等方面,论述了竖井旋流泄洪洞的设计研究。甲岩水电站发电至今,右岸泄洪洞已安全运行数年,说明其竖井旋流设计是成功的。     

旋流式竖井底部消能区压力特性研究

旋流式竖井主要利用水流的螺旋运动和底部消能区消能,是一种较为新型的泄洪消能工,但在高水头、大流量条件下,旋流式竖井泄洪洞内水流流态复杂,底部消能区承受较大压力,对结构安全形成严峻考验。通过1/30模型试验与理论分析的方法研究在不同深度下底部消能区侧壁及底部的压力特性,并针对环状水跃位置不易确定的问题提出一种新的思路确定底板的冲击压力,给出底板最大冲击压力的计算公式。结果表明:旋流式竖井底部消能区侧壁压力与井深关系不大,随流量同步增减,则控制侧壁结构的因素是大流量时的压力;各体形下侧壁压力最大值均出现在竖井侧壁最低点,随着竖井深度加深,最大时均压力呈增加趋势;通过拟合的底板最大冲击压力公式,建议竖井深度与直径比大于1.2。     

分流对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用先进的三维超声波多普勒流速仪（ADV）对不同分流比情况下弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究。根据试验数据,探讨了不同分流比工况下弯道水流的紊动机理,分析了其紊动特性,同时对紊动强度分布特点进行了比较。     

In the Central Committee of the Communist Party of the Soviet Union and the Council of Ministers of the USSR

Power Technology and Engineering -     

前置掺气坎坡度对阶梯溢洪道掺气水流影响的数值模拟

为研究复杂边界条件下气液两相界面的流动及混掺现象对工程建设的影响,结合某大型水电站的溢洪道,利用RNG k-ε模型对其进行三维流场模拟,采用有限体积法离散控制方程,并用GMRES算法进行压力求解,对前置掺气坎式阶梯溢洪道和传统阶梯溢洪道泄流壁面上的高速掺气水流进行数值模拟。结果表明:随着掺气坎坡度的增加,其掺气空腔及掺气浓度均有所增大,随着水流下泄掺气浓度沿程降低,达到一定距离后趋于稳定,掺气浓度值达到了减免空蚀破坏的要求;与传统阶梯溢洪道的模拟结果进行对比可知,增设前置掺气坎后,既可以增加前几级阶梯的掺气浓度使水流提前达到水气平衡,也没有降低阶梯式溢洪道的消能率,为解决传统阶梯溢洪道中出现的工程难题提供了一种新思路。