闸站合建枢纽对河口通航影响的模型试验

为了改善河口平面闸站合建枢纽水闸出流时容易在闸下河道内出现主流集中、偏流、回流,外河航道内横向流速大等问题,提出了在消力池下游海漫段设置八字形低坎的整流措施。基于平面闸站合建枢纽水力学模型试验,对有、无整流措施两种条件下闸下河道的水流流态、流速分布、特征断面流速不均匀系数以及航道内的最大横向流速进行了测试分析与比较。试验结果表明:闸下海漫段设置八字形整流低坎可以使外河入口断面流速不均匀系数从无整流措施的4.5～4.9降低到0.3～1.4,且使外河航道内的横向流速大大降低,模型试验实测的最大横向流速范围在0.30～0.50 m/s之间。外河入口断面流速不均匀系数和外河航道内横向流速的显著降低有助于河口闸站合建枢纽的通航安全,是一种简单而有效的工程措施。     

闸站合建枢纽进水流态的特性研究

闸站合建枢纽容易引起枢纽上下游水流流态的特殊化和复杂化,水流紊乱对水力机组的运行将产生极为不利的影响,影响枢纽高效运行。结合工程实例,阐述两种改善枢纽进水流态的措施,并对优化前后的水流流态进行比较,证明了改进方案的优越性。     

闸站合建枢纽对渠道水流流态影响的数值模拟研究

闸站合建枢纽运行时过闸水流的流态对渠道安全运行至关重要.借助CFD模型对闸站水流运动进行模拟,分析流量和闸门宽度的改变对闸后水流流态的影响.研究发现,闸后L＞3.4B的渠段时流量改变对水流的不均匀性影响较小,不良流态主要集中在L≤3.4 B的渠段,其中L和B分为别为闸后渠长和渠宽;而闸门宽度的改变对水流不均匀性的影响较...     

闸站合建枢纽导流墙体型及适宜长度

基于平面对称的闸站合建枢纽水力学模型试验,对导流墙附近水流流态、流速分布、特征断面流速不均匀系数、导流墙两侧水位差以及护坦压强脉动等水力参数的观察,对闸站结合部导流墙的体型及适宜长度进行了深入的探讨,认为导流墙墙顶应高出水面,并提出了导流墙合适长度的范围。     

基于CCHE模型的乌斯满引水枢纽水流数值模拟

通过CCHE2D平面二维水沙数学模型,采用非线性k-ε紊流闭合模型,有限元法离散控制方程和时间行进格式求解方程对塔里木河乌斯满枢纽模型进行二维水流特性数值模拟。分析了枢纽上下游水流水面形态变化、断面流速变化以及水位高程变化。探讨了引水闸及泄洪闸对计算河段水流流态的影响。将各典型断面水面高程变化与物理模型试验实测值进行对比,得到二者水面变化趋势基本一致。结果表明:CCHE软件能较好地运用于引水枢纽工程水流运动的数值模拟。     

底板厚度变化对闸站结构影响的三维有限元分析研究

文章以某引水枢纽工程闸站底板为主要研究对象,采用ANSYS软件建立三维有限元分析模型。通过改变闸站底板模型的厚度参数,分析其变化对闸站底板结构位移、应力分布及内力的影响,为闸站结构设计和优化提供数值参考和理论根据。     

弯道低水头拦河闸闸孔分流比试验研究

通过理论分析,结合模型试验,对处于弯道上的低水头拦河闸闸前的水流特性、闸孔的分流比及其影响因素进行了研究,探讨了闸孔分流比的计算方法。结果表明,由于枢纽对闸前水流的影响,使得闸前弯道水面横比降、纵比降显著减小,纵向垂线平均流速横向分布趋于均匀化。河槽总流量和枢纽轴线与弯道进口断面的夹角对闸孔分流比的影响较小。靠近凸岸的边孔泄流能力较弱,其余各闸孔分流较均匀。闸孔分流比的计算结果较为满意。这些对于保证闸址选择、水闸设计的经济性、安全性具有很重要的意义。     

大寨河闸站对称分布机组进水水流数值模拟

采用数值模拟方法,对大寨河闸站对称分布机组进水水流进行数值仿真计算分析。计算结果表明,该闸站引水前池水流流态较为平顺,无回流等不良流态;各机组流道进口流速分布较为均匀;闸站节制闸居中布置且两侧各布置两台泵站机组,有利于水流平稳进入泵站机组流道,机组内无不良流态,闸站平面布置合理。分析成果对类似工程设计具有一定的参考价值。     

低水头引水枢纽若干设计参数的选取问题

在进行低水头引水枢纽设计时，必须会遇到决定如引水枢纽畅泄冲沙水位、各闸的单宽流量或闸室净宽、各闸底板高程、各闸之间的相对高差等参数问题。本文通过分析闸前水流及过闸水流的水力学关系，提出了设计参数选取的一般原则及关联关系式。应用这些设计参数选取原则及关联关系式，可以帮助工程设计人员比较迅速的完成低水头引水枢纽的整体布置设计及水力学计算。     

低水头引水枢纽若干设计参数的选取问题

在进行低水头引水枢纽设计时，必然会遇到决定如引水枢纽畅泄冲沙水位、各闸的单宽流量或闸室净宽、各闸底板高程、各闸之间的相对高差等参数问题。本文通过分析闸前水流及过闸水流的水力学关系，提出了设计参数选取的一般原则及关联关系式。应用这些设计参数选取原则及关联关系式，可以帮助工程设计人员比较迅速地完成低水头引水枢纽的整体布置设计及水力学计算。     

平板闸门小开度闸后水流特性数值模拟

现采用Fluent软件进行数值模拟,结合高水头平板闸门小开度的水工模型试验,对影响闸后水流特性的主要因素闸前水头和闸门开度进行研究,运用Fluent软件建立合理的数学模型进行模拟计算,并将计算结果与物理模型试验实测数据进行对比,两者吻合良好,且能较好反应平板闸门小开度闸后水流特性。表明应用数值模拟的方法研究平板闸门小开度闸后水流特性是可行的,并对数值模拟结果进行分析,得到相关规律。     

高水头平板闸门小开度的数值模拟与试验对比

在高水头平板闸门小开度运行条件下,闸后水流流态较为复杂,采用目前计算水面线的公式来研究具有较大难度。Fluent具有稳定性好、收敛速度快的优势,通过结合高水头下平板闸门小开度的水工模型试验利用其建立合理的数学模型,模拟三维门槽水流的速度场与边壁的压力分布,计算模型进口段以及闸后段水流的压力、流速场、紊动能和紊动能耗散率等的分布规律。将数值计算结果与试验实测结果进行对比分析,二者结果基本吻合,验证了数值模拟方法处理工程问题的可行性。     

深孔泄洪洞工作（闸）弧门下游水流空化特性分析

深孔泄洪洞工作弧门下游体型及弧门开启方式决定着水流流态的变化,选择不合理有可能引起底板的空蚀破坏。为了明确与此相关的空蚀发生机理及条件,通过水力学模型试验,并结合简单数值模拟计算,对不同体型、不同水头、不同开度条件下的水流空化与空蚀特性进行研究。研究结果表明:受弧门出口射流流场分布影响,弧门下游抛物线及下游陡坡初始段底板压强随着底板以上总水头的增加及弧门开度的减小会快速下降,最大负压接近或超过-14 k Pa,连接闸室与抛物线之间的水平段长度增加5 m,虽然可以使底板压强有一定幅度增加,但高水头、小开度工况下的水流最小空化数仍然比较小,最小值不足0.2;如果以0.2作为抛物线及其上下游段水流初生空化数,同时底板的施工不平整度有所控制,则总水头40 m时弧门最小开度可以达到1/4,若总水头增加至65 m时,弧门只能全开或3/4开度运行,低海拔地区或水平段加长5 m后最小开度可到1/2~3/4。     

龙抬头水电站泄洪洞水力特性研究

针对青海省某大型水电站龙抬头泄洪洞工程,采用计算流体力学软件Flow-3D,应用RNG k-ε紊流模型、VOF方法,对泄洪洞整体水力特性进行三维数值模拟研究,得到泄洪洞闸室、龙抬头段、挑坎等部位水流流态、壁面压强、水流流速等水力参数。将部分数值模拟结果同整体水工模型试验实测结果进行比较,两者吻合良好。数值模拟及试验成果显示,泄洪洞闸室合理设置突扩突跌设施可有效掺气、利于减蚀,龙抬头段水流流态平稳无突变、壁面无负压;而且,扭曲斜切挑坎有利于挑射水流归槽,可避免水流冲刷对向河岸,泄洪洞体型设计合理。研究表明,数值模拟与理论研究结果接近,可靠度较高,可为类似工程设计提供参考。     

冲积河流引水枢纽结构变化对上下游河床冲淤的影响

引水枢纽工程的修建必然改变原河段的河势及形态,塔里木河乌斯满枢纽工程在修建前通过模型试验,对引水枢纽结构改变前后的水面线、流态、流速、枢纽上下游冲淤地形、泥沙出库率、闸后冲深进行研究,表明枢纽结构改变后,对河道水边线的影响较小,而加大了河道主槽水流流速,增强了水流挟沙能力,增大了泥沙出库率,减小枢纽上游泥沙淤积,加大了闸后冲刷深度。     

赣江石虎塘航电枢纽船闸引航道口门区通航水流条件试验研究

结合赣江石虎塘枢纽工程水工模型对其船闸引航道通航水流条件进行了细致研究,试验观测表明:由于赣江属于宽浅性平原河流,滩槽分布明显,水流条件顺畅,流态良好,上下游通航水流条件能够满足设计船舶的安全航行,但为了节省工程量和投资,对工程进行优化,将上下游引航道外引航墙进行适当缩短后,经水工模型试验研究发现:该优化工程措施值得在同类平原河道低闸坝枢纽船闸中借鉴。     

Design of a combined observer-controller for irrigation canals

Using a linear distributed model of open-channel flow, the canal operation problem was formulated as an optimal control problem, and an algorithm for the gate opening in the presence of unknown external disturbances (changes in flow rate demands) was derived by solving the algebraic Riccati equation. An observer was designed to estimate the values for depth of flow and flow rates at the intermediate nodes based upon measured values of depth at the upstream and downstream ends of a pool. Considering an example, the changes in depths and gate opening obtained from the linearized model were compared with the results obtained from the nonlinear hydrodynamic equations. For an external disturbance of 20% of the initial flow rate in the pool, the difference between the two models in predicting the variation in the upstream and downstream water surface elevations and the change in the upstream gate opening was insignificant.     

南水北调中线工程冬季气温与水温关联性

为探讨南水北调中线工程中渠水温度与沿途气温之间的关系，采用等距抽样方法，从南到北在南水北调中 线节制闸中选取 7 座节制闸作为分析样本，收集统计 2022 年 11 月 15 日—2023 年 2 月 28 日所选节制闸的水温信 息和所在地的气温信息。结果表明：7 座节制闸的冬季水温变化趋势和 15?日移动平均气温变化相似；对南水北调 中线上游段水温减去沿线 15?日气温差形成的数据与下游段水温数据进行对比，计算得到的皮尔逊相关系数均在 0.95 以上，相关性显著；在冬季，跨流域调水工程从南到北（上游到下游）的 15?日移动平均气温差是反映水体热量 损失的主要表现形式。研究结果可为跨流域调水工程调整冰期输水调度策略、预防冰冻灾害提供理论依据。     

插板透水丁坝透水孔优化方案数值模拟

针对插板透水丁坝透水孔孔数和布置方式对丁坝作用区水流特性和冲淤变化影响的问题,采用CCHE2D水沙数学模型对塔里木河干流其满河段实体模型水槽插板透水丁坝区进行二维水流数值模拟,分析不同透水孔数和不同布置方式对河槽断面流速分布、水位及河床切应力的影响规律,寻求插板透水丁坝透水孔优化方案。结果表明:在来流量、透空率等因素不变条件下,插板透水丁坝透水孔数越多,流速均匀性越好,丁坝下游河床切应力呈减小趋势。当透水孔数达到4孔时,丁坝上游、下游水位、流速和河床切应力变化趋势均趋于稳定,为最佳的透水孔优化方案。研究成果为进一步研究插板透水丁坝区水流特性与缓流促淤效果奠定理论基础。     

北疆供水工程应急闸控下的水力响应分析

为了研究北疆长距离供水渠道应急闸控措施的选取,通过构建一维非恒定流数学模型,对应急闸控下的水力响应进行分析,针对不同应急情景提出闸控方案。结果表明:事故渠段上下游节制闸紧急关闭时,上游闸后及下游闸前水位变幅很大,渠段内水位波动剧烈;适当减小闸前控制水位以引导渠段退水闸的开启,可有效削减闸前水位壅高值,但闸后水位降幅增大;渠首引水闸快速关闭可以有效减小事故段退水和削减闸前水位壅高的压力,非紧急工况下,渠首引水闸保持小流量供水可以维持分水口用水且利于全线恢复供水;事故段上、下游节制闸关闭速率越大,事故段水体控制效率越高,但闸前壅高、水体稳定时间都会相应增大。