军民水库溢洪道堰面水动力特性试验研究

为探究军民水库溢洪道泄流时驼峰堰的水动力特性,采用模型试验验证和公式推导相结合的 方法,重点研究了军民水库驼峰堰的过堰流态、动水压强分布和泄流能力等水动力特性。结果显示:溢 洪道堰面流态稳定,堰面压强分布规律基本呈“马鞍形”,下游泄槽段内出现一定的菱形波;实测流量比经 验公式计算流量略大,表明驼峰堰压强分布符合急变流动水压强一般分布规律;采用经验公式计算泄流能 力时,驼峰堰溢流宽度需采用堰顶平均过水宽度,计算流量基本能够满足要求,并留有一定的超泄能力。     

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   

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。     

迷宫堰及阶梯式泄水陡槽在六道河水电站中的应用

六道河水电站前池布置单侧溢流堰,由于前池长度较小,采用常规堰型不能满足泄流要求,迷宫堰可延长溢流长度,当堰上水头较低时,泄流能力较直线型堰明显增大,工程中采用了迷宫堰形式。迷宫堰后的泄水陡槽由于受到已有建筑物与当地地形条件的限制,采用常规泄水陡槽无法满足泄流消能要求,因此在空间有限的前提下采用了阶梯式泄水陡槽。本文介绍了六道河水电站中迷宫堰和阶梯式泄水陡槽的水力设计和结构设计方法,在阶梯式消能工的计算中采用了数值计算方法进行验证。     

岸边溢洪道过流体形的数值模拟分析

以某大型水电站溢洪道中槽为研究对象,应用数值模拟对其体形进行分析.通过与1:40物理模型试验成果的对比表明,数值模拟能较好地对溢洪道泄流能力、分流墩后水面爬高现象、溢流堰压力特性、掺气坎空腔形态、挑流鼻坎压力特性等主要水力学参数进行模拟,且可信度较高,计算结果验证了溢流堰体形、掺气坎及挑流鼻坎体形基本可行.通过计算还表明,标准k-ε双方程紊流模型不能重现掺气设施空腔回水;VOF模型虽能对泄槽底板气相分布进行定性模拟,但不能对与掺气相关的水力参数(通气井风速、空腔负压等)进行定量计算,通气井尺寸设计需参照物理试验成果.     

迷宫堰在鞍子河水库工程中的应用

迷宫堰是一种无闸控制的泄水建筑物,为获得较长的溢流前沿长度而在平面上将溢流堰做成折线形,具有结构简单、泄流量大、操作方便等特点,主要应用于中小型水库溢洪道。对新建溢洪道的控制建筑物或改造已建水库的溢洪道以增加泄流能力。均有突出的优越性。本文结合鞍子河水库工程中迷宫堰的设计实例,对迷宫堰水流流态、泄流能力、水力设计等进行了初步探讨。通过计算和试验证实了迷宫堰的泄流能力远大于相同水头下宽顶堰和实用堰的泄流能力。在低水头下这种优势表现得更为突出。     

水电站WES实用溢流堰泄流能力曲线推导

文章针对分堰流和闸孔出流两种工况进行了WES实用溢流堰泄流能力的理论推导,并以此为基础提出了实用堰泄流能力曲线的绘制方法,应用此方法进行了新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县境内的某二级水电站WES实用溢流堰行近流速检验及泄流能力曲线的推导,检验及推导结果均接近工程实际.文章为水工设计人员正确绘制有闸控制情况下WES实用溢流堰...     

L形溢流堰侧槽溢洪道水力设计与试验研究

为给工程提供优化的设计方案,对L形溢流堰侧槽溢洪道进行水力设计及水工模型试验。该文结合某水库除险加固设计中L形堰侧槽溢洪道水工模型试验成果,对L形堰侧槽溢洪道的泄流能力、水面线推求方法进行了计算,并进行对比分析。结果表明,L形溢流堰泄流能力,低水位时计算值较水工模型试验值偏小5%~10%,高水位时与试验结果基本一致;槽首淹没度计算值较模型试验值高18%左右,槽首淹没度为0.7左右时泄流能力与自由出流时的泄流能力相差不大,下游淹没度计算值与试验结果基本一致。水工模型试验与水力设计的对比分析,可为工程提供最佳的设计方案。     

新疆某工程表孔溢洪洞水工模型试验研究

通过建立表孔溢洪洞减压模型试验,在不同水位泄流条件下,对泄洪洞的进口段、竖井段的水流流态、动水压力、水流空化数进行观测分析,试验结果显示:进口为稳定的溢流堰自由泄流,进口及竖井水流流态较好,溢流堰跌坎及竖井环形掺气坎后均能形成稳定的掺气空腔;溢流堰面、竖井内的压力分布合理;水流空化数均满足规范要求,不会发生空化水流。     

侧壁角对梯形琴键堰泄流能力的影响

梯形琴键堰(T.P.K堰)是琴键堰(P.K堰)的进一步发展,具有泄流能力强、受地形限制影响小等优点。为了研究不同侧壁角对T.P.K堰泄流能力的影响,采用RNG k-ε湍流模型VOF法追踪自由表面,对5种不同侧壁角的堰型进行三维数值模拟。结果表明:α＜0°对T.P.K堰的泄流能力产生不利影响;随着侧壁角的增大,泄流能力得到了提升,当α=9°时,泄流量不再提高。利用数值模拟的优点,分别对T.P.K堰不同溢流前缘的泄流能力进行研究,并且揭示了侧壁角对泄流能力的内在影响机理。     

三维宽顶堰紊流场数值模拟及分析

本文利用三雏标准k-ε紊流数学模型,选择VOF方法追踪自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合.模拟结果表明,数值模拟能够广泛应用于数值模拟带有复杂自由表面的泄水建筑物紊流场.     

基于SPH方法的二维宽顶堰溢流数值模拟

光滑粒子水动力学方法(SPH)是一种基于纯拉格朗日思想的无网格粒子方法,在众多科学和工程领域得到了初步应用。采用SPH方法对二维宽顶堰溢流进行了数值模拟,并利用机群进行并行计算来提高计算效率,将模拟数据与试验数据进行了对比。结果表明,SPH方法可以模拟出二维宽顶堰自由出流和淹没出流时水流流态、水跌、回流区、水跃现象,计算出溢流流量、流速等水力参数,并且采用数据拟合得出与理论相符的断面流速分布图。结果表明了SPH方法可以较好模拟二维宽顶堰溢流中的流速分布以及水面曲线。     

宽顶堰水流数值模拟分析

本文利用紊流模型模拟了带有曲线自由表面的宽顶堰流的紊流流场,采用VOF法来确定自由表面,采用气液两相流计算模型对宽顶堰流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合.模拟结果表明,数值模拟是作为研究水利工程中带有自由表面的水流结构的一个强有力的工具,其结果对物理试验也是一个很好的补充.     

圆中环沉沙排沙池流速分布规律试验

对一种新型沙水分离装置——圆中环沉沙排沙池进行模型试验研究,对8个径向测试断面的清水流速在径向、垂向和环向的分布进行了测试。试验结果表明:圆中环沉沙排沙池的流速及流速梯度在环向呈不均匀分布,尤以180°径向测试断面流速及流速梯度最大;流速及流速梯度在径向与半径成反比,表层水流流速大小垂向分布与水深成反比;在距离圆心1/2半径以内水流紊动较强,其余半径范围水流紊动弱;中心出水环处流速大小与溢流堰内侧最大相差7.3倍,溢流堰长度是中心出水环的15倍。认为圆中环沉沙排沙池具有较好的沉沙条件的重要原因是溢流堰长度大。     

用VOF方法数值模拟溢流堰流场

采用流体体积函数处理水气交界面，并与标准的k-ε二方程紊流模型耦合模拟了溢流堰上的流场．计算的溢流堰上压力分布和流速，均与物理模型试验的测量结果较为吻合．     

袁河新泉乡段梯级溢流堰水动力模拟及侵蚀分析

为了分析梯级溢流堰对袁河新泉乡段河道行洪及河床抗冲的影响,优化河道治理工程中溢流堰布置,建立了将拦河溢流堰作为闭边界条件的二维水动力数值模型,采用非结构化网格的有限体积法,对比分析了十年一遇洪水情况下梯级溢流堰建设前后河道水动力、河道水位、流场沿程变化特征,讨论了溢流堰布置对河道防洪及冲刷的影响。结果表明,在十年一遇洪水情况下溢流堰会抬升河道水位,平均增加0.49 m,满足河道行洪要求;梯级溢流堰使河道整体形成人工“阶梯深潭”体系,河道流速在空间上发生明显的异质性,堰上流速下降幅度较堰下流速大;水流发生急流与缓流之间交替,水流紊动强烈,加剧了水流能量损失,有效降低流速,减轻了河道冲刷,有利于稳定河岸结构。     

溢流堰表孔弧形闸门开启过程非恒定流水力特性

采用RNGκ-ε紊流模型结合动网格技术对某水利工程Y型宽尾墩泄洪表孔弧形闸门开启过程进行了三维动态数值模拟研究。为了解闸门开启过程中各相对开度的水力要素特性,采用6种不同的开启总时间,给出各开启总时间对应的闸后流速、压强等水力要素对闸门开启速度的依赖关系,并定义了反弧及消力池3个压强分布区域。研究表明,闸门开启总时间较小时,闸后水流的滞后效应明显,各对应相对开度时闸后水面线偏低;开启过程中溢流堰反弧处最大流速、冲击区最大压强等都会远大于恒定情况时的对应值。冲击区最大压强及其与调节区平均压强的差值随开启速度的增大迅速增加,且需经过较长时间才逐渐回到正常值。开启速度较小时,各水力要素增加较为平缓。将闸后水面线等计算结果与试验结果进行对比,吻合良好,验证了数值方法的可靠性,可为类似水工闸门运行提供借鉴。     

双机共尾水溢流式调压室过渡过程研究

由于地形、地质以及运行时的流态等原因,近期一些尾水调压室在设计时采用了室后交汇布置的形式,这种布置形式是将其底部孔口和各支管相连,因此致使在稳定运行状态下,出现了一些新的水力学问题。以一维刚性水锤及弹性水锤的特征线方法为理论基础,结合某电站工程实例,对双机共尾水溢流式调压室进行了数值模拟。结果表明,在稳定运行时,调压室两阻抗孔均存在进出流量,其值的大小与各支管流量和尾水支洞水头损失系数有关,即与支管内水头损失有关;调压室涌浪以及溢流量随着阻抗孔口及溢流堰宽度的增加而增大。     

基于SPH方法实用堰水流的数值模拟

以数值模拟实用堰水流为目标,采用光滑质点水动力学方法,根据流量与上游水深关系,得到SPH方法推板模型入流边界。针对SPH方法明渠流动中的入流边界问题,利用添加推板模型的SPH方法对二维实用堰溢流水力特性进行数值模拟,获得实用堰水流水力特性,并进行物理模型试验,验证添加推板模型SPH方法的有效性。通过对流场、断面平均流速对比分析,结果表明:推板模型结果与试验结果吻合较好,推板模型可以准确的描绘水流运动状态;通过流量对比分析,在溢流过程中,推板模型与试验结果平均值相差-1.43%,推板模型可以保持实用堰上游水位恒定,提高计算精度。研究成果初步验证了推板模型的可靠性,为SPH方法入流问题提供了新的解决方法,具有一定的参考价值。