调压井试验模型设计的研究

对调压井系统，其中包括调压井、引水隧洞、压力管道三部分的变态模型进行了研究，提出了变态模型比尺应同时满意涌浪方程、水击方程和压力管道水击波速方程的相似条件，并通过工程实例说明了变态模型的优越性。     

跨流域引水发电系统水力模型试验研究

昌德电站和足木电站，为跨流域联合运行的两长隧洞引水水电站，采用调压井之后压力钢管支管连接，其联合布置的引水发电系统十分罕见，需专门对其进行模型试验研究。试验中采用正态比尺的调压井模型、变态比尺的有压引水隧洞和压力钢管模型，得到了调压井后压力钢管主管或支管连接的跨流域引水系统模型试验研究成果，并与数值模拟计算结果进行了对比。     

隧洞进口小水深引水系统调压井变态模型律研究

根据调压井和压力管道非恒定流的数学方程导出的模型律和模型比尺,指出了这些模型比尺在隧洞进口水深较小的调压系统模型试验中存在的问题,探讨了模型比尺在调压系统模型设计中的适应性,提出了隧洞进口水深较小时调压系统模型设计的原则。根据两个模型试验结果,通过理论计算和数值模拟可以看出,运用这些原则设计模型,试验结果与理论计算及数值模拟结果是一致的。     

调压井事故闸门水力特性研究

对调压井事故门，在电站机组运行台数不同时下闸闸门水力学特征，以及闸门处于不同位置、机组满发、突然全丢废、闸门受水锤波冲击的上浮力进行了系统的测试，比较和分析，还测试了事故闸门静态启门和涌波过程中下闸时的水力特性。关于持住力，计算值和实验值基本相符。对ＷＷＳ电站特大型调压井，事故闸门在上述工况下模型试验表明没有浮起的危险。有关数据对研究调压井事故闸门有十分重要的价值。     

悬移质动床模型设计中的时间比尺和含沙量比尺

从悬沙动床模型设计的一般问题出发，就时间变态的产生及其对试验结果的影响进行了分析，得出了含沙量比尺偏离导致时间变态产生的结论。在分析现有含沙量比尺确定方法的基础上，提出了由水流运动相似和河床变形相似来控制含沙量分布相似，从而求解含沙量比尺消除时间变态的途径     

变态模型对水流运动相似的影响

归纳了模型变态的三种主要方式，重点对垂直比尺与水平比尺不同（λh≠λl=λB）的方式进行了介绍，分析模型变态对水流运动相似的影响，推导建立了其变态模型比尺关系，并重点推导出了矩形、梯形断面河渠的糙率比尺关系式。     

悬移质动床模型设计中的时间比尺和含沙量比尺

从悬沙动床模型设计的一般问题出发，就时间变态的产生及其对试验结果的影响进行了分析，得出了含沙量比尺偏离导致时间变态产生的结论。在分析现有含沙量比尺确定方法的基础上，提出了由水流运动相似和河率变形相似来控制含沙量分布相似，从而求解含沙量比尺消除时间变态的途径。     

永乐电站调压室模型试验

结合具体的模型试验，对长引水隧洞引水系统的变态模型设计进行了研究，特别对阻力相似条件进行了分析，指出在变态模型设计中，也可以同时满足沿程阻力相似和局部阻力相似。并给出相应的涌波试验结果，此外，对隧洞至调压室过渡段的流道体型、分流墩形式进行了优化设计，从而改善了流态，减少了水头损失。     

泥沙河工模型时间变态的影响及其误差校正途径

泥沙河工模型采用轻质模型沙时,往往存在水流运动时间比尺与河床冲淤时间比尺不一致的矛盾.目前的做法多为偏离前者而遵循后者,即采取时间比尺的变态,以尽可能保持河床冲淤的相似性,并缩短试验历时.但时间变态结果.对长距离河段的非恒定水沙过程的模拟,将在一定程度上导致沿程流速、水位、狭沙能力和河床冲淤量的偏离.本文首先对时间变态问题及其影响进行了概略性分析,进而通过水流连续方程和运动方程的数值求解,对时间变态所引起的诸水力因素和河床冲淤沿程偏离的性质及偏离的程度进行了定性和定量的分析计算,最后研究了校正这类偏差的途径和方法.     

几何变态模型中悬沙输移相似性研究

物理模型中研究泥沙输移与河床冲淤变化等有关问题时，为保证模型物理现象与原型相似，模型设计需遵循一定的相似准则，几何变态模型，由于紊动在纵向对流和垂向扩散的相似性难以统一，至今悬沙沉速比尺的设计尚存在一定矛盾，本文从悬沙运动扩散方程的解析解出发，分析了模型几何变态对淤和量和淤积部位相似性的影响，提出了估计模型与原型的偏离性和偏离程度的方法，最后，在导出了二维扩散方程近似解的基础上，提出了合理地设计悬沙沉速比尺的方法。     

SCALE OPTIMIZATION FOR DISTORTED MODEL ON DIVERSION SYSTEM OF HYDROPOWER STATION

１．　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｒａｎｓｉｅｎｔｆｌｏｗｓｉｎａｄｉｖｅｒｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｉｎｌｅｔｔｕｎｎｅｌ，ｓｕｒｇｅｔａｎｋａｎｄｐｅｎｓｔｏｃｋ，ａｓｓｈｏｗｎｉｎＦｉｇ．１，ａｒｅｖｅｒｙｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅｒｅｈａｖｅｂｅｅｎｇｒｅａｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ［１，２，３］　　．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｕｐｔｏｎｏｗ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔ…     

机-电耦联条件下水力发电系统暂态分析

本文研究了水电站引水、水轮发电以及调节控制系统(水-机-电系统)的耦联建模及暂态分析方法。在水-机-电系统耦联框架下,首先基于耦合水击理论的4-方程模型,利用其结合部耦合机制,通过压力钢管与水轮机活动导叶的结合部耦合连接水轮机系统,导出了引水系统与水轮机系统的耦联模型。其次,将水轮机模型综合特性曲线转化成对应不同开度的插值特性曲线,结合一阶发电机模型和调速器控制方程,导出了水轮机系统与电力系统的耦联关系,从而建立了单机单管无调压井水力发电系统水-机-电耦联非线性模型及其求解方法,实现了具有不同物理属性的力学系统内部参数耦联的暂态分析。数值算例表明,提出的模型和计算方法能反映水力发电系统暂态过程与电力负荷扰动的动力学机制,可较好地响应来自电力系统的功率扰动,并有效预测暂态过程中各系统的参数变化规律。     

不同体型调压室的瞬态水力特性对比分析

由于地形特征和调压室断面积的不同,水电站调压室体型也多种多样,从而使水电站过渡过程具有不同的瞬态特性.本文采用基于特征线法的一维计算及基于CFD方法和VOF模型的三维计算,比较了T型截面调压室和π型截面调压室过渡过程中的瞬态水力特性.一维计算结果表明,两种体型的调压室涌浪及调保参数随时间的变化规律相同,且调保参数均在控...     

制气式调压室在带有长尾水隧洞的水电站中的应用

制气式调压室与常规开敞式调压室相比在不影响其削减水锤压力能力的同时，能有效地减缓调压室内的水位波动。为研究制气式调压室的运行机制，运用空气动力学原理，结合管道水锤方程、调压室波动方程，建立了制气式调压室的仿真数学模型。以西南地区带有尾水调压室的某大型水电站为例进行制气式和常规开敞式两种调压室方案的比较计算，计算结果表明，采用制气式调压室可使蜗壳出口最低负压并没有显著变化的同时提高调压室的最低水位，从而减小工程量，节约投资。并由于采用制气式调压室后调压室内水位波动衰减加快，对系统的稳定运行更为有利。     

基于过渡过程数值模拟的引水系统方案比选

调压室的设置位置是水电站引水系统设计的重点内容,不仅关系到工程造价,而且会对电站过渡过程调节保证参数产生影响。基于水力过渡过程的数学模型,对某电站引水系统三种布置方案进行了数值模拟,结果表明:在引水系统不是很长的情况下,适当增大引水隧洞以及压力管道的直径来改善调节保证参数是可行的;调压室越趋近于临界位置,对调节保证参数越有利,但调压室涌浪会有所增加。     

孤网系统内冲击式水轮机调节系统计算分析

某电源电站为长引水冲击式水电站,电站引水管道较长,引水管道为"1洞3机"型式,引水系统复杂,由于地质和地形条件的限制,电站拟不设置调压井,电站处于孤网内运行,鉴于水电站各种复杂的因素,准确地调节系统计算分析显得尤为重要。     

不利围岩条件下施工期调压井的动力有限元分析

调压井作为一种地下薄壁结构,其动力特性对于围岩地质条件十分敏感。本文结合一工程实例,运用瞬态动力学方法,在进行调压井自振特性分析的基础上,按照单纯考虑水平地震荷载作用及考虑水平与竖向地震荷载组合作用两种计算工况,对不利围岩地质条件下施工期调压井的动力响应特性进行了有限元仿真分析。结果表明:在水平与竖向地震荷载组合作用下,衬砌结构位移及应力的分布规律与单纯水平地震荷载作用情况基本相同,但其位移及应力均有所增大。由此说明,地震组合作用增加了衬砌结构的动力反应,竖向地震作用也会影响衬砌结构水平方向的动力反应。因此,在进行调压井结构的抗震设计时,考虑水平与竖向地震的组合作用是必要的。     

气垫式调压室过渡过程模拟的若干问题探讨

本文对比了含气垫式调压室的引水系统，数学模型计算和减压模型试验结果，分析了各种减压模型相似因素对试验结果的影响，认为引水系统管道内含气量、模型的缩尺效应、气室内空气的状态变化以及减压试验条件等的相似性都会造成物理模型试验结果的误差.从影响程度而言，管道内水体含气量浓度、减压试验条件对于试验结果影响最大.为此，提出应重视这几方面的相似性问题，并对试验结果加以修正。