泄洪洞掺气减蚀设施空腔回水研究

泄洪洞内高速水流空化引起过流表面空蚀一直以来都是一个值得关注的问题,掺气减蚀是解决泄洪洞过流表面空蚀的有效措施。以某水电站泄洪洞明流泄槽的掺气设施为例,从对掺气坎体型增加坎高、加设坎下平台、加设下游陡坡、圆弧形底板等多个角度进行了探索比较优化。研究成果表明:挑跌坎掺气槽后接圆弧底板布置形式,较好地解决了掺气坎下游水流反向漩滚和空腔回水的问题。这一成果为类似掺气设施的布置提供了参考。     

龙抬头式泄洪洞反弧末端边墙掺气减蚀设施的研究

高水头龙抬头式明流泄洪洞发生空蚀的部位一般位于反弧末端下游边墙及底板上，因此研究该部位的掺气减蚀设施具有十分重要的应用价值。结合二滩水电站1号泄洪洞，研究了反弧段边墙掺气问题，基于掺气挑坎设计中应遵循的基本原则，提出了一种新型的斜侧收缩式掺气挑坎体形，并分析了影响侧收缩掺气挑坎挟气量及挑坎下游水流流态的因素。     

吉音水利枢纽旋流泄洪洞起旋室体型优化试验研究

通过1∶30的水工模型对吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞起旋室的体型进行了优化研究,分析了起旋室局部体型修改对起旋室与旋流洞连接部位压力特性的影响。研究结果表明:在起旋室内导流坎末端采用削坡和采用1∶5收缩过渡体型与旋流洞相接体型,能有效避免过渡断面负压的产生和防止空蚀破坏。本研究成果对相关工程设计具有一定的指导作用。     

吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞水力特性试验研究

通过1∶30的水工模型对吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞的水流流态、压力分布、流量系数等水力特性进行了研究,分析了在进水口溢流堰末端增设掺气坎对进水口及竖井内流态及通气孔风速的影响。研究结果表明:在溢流堰末端增设掺气跌坎有利于减小溢流堰面的负压、防止空蚀破坏、简化进口体型设计,且有利于泄洪洞的安全运行。     

"龙落尾"布置形式在高速水流泄洪洞中的应用研究

结合涔天河水库１＃泄洪洞掺气减蚀与衬砌施工质量问题,对“龙落尾”布置形式在高速水流泄洪洞中的应用进行了研究。水工模型试验表明:在合适的主洞纵坡以及掺气坎布置条件下,该形式大大缩小了泄洪洞高速水流空蚀影响范围,优化了洞身断面尺寸,减少了掺气坎数量,保证了高流速区的掺气效果,降低了隧洞衬砌施工难度。     

大型泄洪洞高速水流的研究进展及风险分析

高水头、大流量泄洪洞内高速水流问题主要问题之一是水流空化引起过流表面空蚀。几个实际工程泄洪洞发生空蚀破坏的实例表明反弧段下游一定范围是容易发生空化空蚀的敏感部位，其主要原因是由于反弧段内的水流流速高，流态复杂，在水流离心力的作用下沿程压力梯度大，水流掺气条件差，缺乏有效的掺气保护。掺气减蚀是解决泄洪洞过流表面空蚀的有效措施，对水流进行三维掺气的减蚀技术有了较大进展。“龙落尾”式和 “龙抬头”式是高水头、大流量泄洪洞的两种常用布置型式，风险分析认为“龙落尾”式泄洪洞布置对地形地质的适应性更好，即使发生事故对大坝的安全威胁小，也更具有抗风险的能力。     

锦屏一级水电站泄洪洞的掺气减蚀及消能防冲问题

锦屏一级水电站泄洪洞具有“大泄量、特高水头、超高流速”的特点,高速水流空化空蚀问题非常突出。为了解决其掺气减蚀、泄洪消能防冲及出口挑流河道归槽的问题,锦屏一级水电站在泄洪洞的龙落尾、掺气坎、补气洞及出口挑坎等关键部位采用了特定的工程技术。对这些特定工程技术的模型实验结果、原型观测资料及设计规范进行了分析,并结合乌江渡水电站、二滩水电站等工程评价了规范的适用性。分析结果表明锦屏一级泄洪洞的洞顶余幅、龙落尾体型、出口燕尾坎消能工等设计合理,掺气设施的掺气保护满足要求,补气及通气系统效果良好,没有发生空化空蚀现象。同时,在掺气空腔长度、风速、补气量、泄洪雾化等方面的模型缩尺效应明显,需要后续工程在设计阶段予以重视并进行更为深入而细致的研究。     

猴子岩水电站深孔泄洪洞掺气减蚀设施研究

深孔泄洪洞采用有压接无压布置型式,无压段流速26.6~42.2 m/s,水流空化数0.34~0.15,其中大部分洞段流速大于30 m/s,水流空化数小于0.30,为避免高速水流引起空蚀破坏,在控制过流面平整度和采用高等级抗空蚀混凝土的同时,需布置合理的掺气减蚀设施。通过大比尺模型试验对掺气坎体型进行了多方案比选,得到了合理的底部掺气坎体型,试验成果表明设置两道掺气坎后无压洞段底板掺气浓度和通气井内风速满足规范要求。     

二滩水电站泄洪洞侧墙掺气减蚀研究与实践

二滩水电站是中国在二十世纪建成的最大水电站,电站设有2条龙抬头式泄洪洞,单洞最大泄洪流量为3 800 m3/S,设计最大流速为45 m/s.1#泄洪洞在采用常规的掺气设施后,虽然有效地减免了反弧段本身及反弧段下游底板的空蚀破坏,但反弧段下游侧墙仍出现了空蚀破坏.通过大比尺的模型试验,研究了多种掺气减蚀方法,提出了解决高流速、大流量泄洪洞侧墙掺气减蚀方案.2005年,利用研究成果,采用反弧末端上游侧墙突缩(侧墙贴角)加凸型跌坎的三维掺气坎方案,对二滩1#泄洪洞2#掺气坎体型进行了改造.随后的水力学原型观测表明,2#掺气坎区域水流掺气浓度增加,底板和侧墙脉动压力和空化噪声测值平稳,且在合理范围之内.通过连续2个汛期的运行试验和现场检查,改造后的2#掺气坎体型结构完好,下游未发现明显的空化气蚀现象,成功地解决了侧墙空蚀问题.     

小湾水电站泄洪隧洞掺气减蚀研究及实际效果分析

为解决小湾水电站泄洪洞高速水流产生的空化空蚀问题,采用物理模型研究了泄洪洞和掺气坎的体型,提出掺气坎后三级坡的泄洪洞体型和只跌不挑的掺气坎体型。水力学原型观测和实际应用效果表明:研究成果和设计是成功的。介绍了研究过程和部份水力学原型观测成果。     

中桥水库泄水建筑物泄洪消能设计

中桥水库工程岸边开敞式溢洪道设计,采用分流墩消除闸墩尾部水翅、泄槽末端设分流趾、消力池内设消力墩的综合消能方式,使溢洪道水流平顺,消力池内形成稳定水跃,出泄水流与下游水位衔接良好,避免了对下游河床的冲刷。     

涵洞过鱼通道典型挡板水力特性研究

作为现代水利工程建设中河流修复的一种特有手段,涵洞的基本功能除了作为路桥系统的输水通道之外,还要为工程所在流域水生动物能顺利通过障碍提供一条通道。但国内关于涵洞式过鱼通道水力设计方面的文献较少,我国涵洞式鱼道在修建过程中可供参考的理论依据非常有限。在分析国外涵洞式鱼道相关试验数据的基础上,对偏移式(OB)、槽堰式(SWB)和堰式(WB)3种典型挡板的水力特性及流场分布特征进行了归纳,得到了无量纲流量、水深、坡度与流速的关系表达式,比较并分析了3种挡板的工作性能。研究成果将为国内涵洞式鱼道的内部改造和水力设计提供理论依据与参考。     

鱼塘水电站溢洪道底流消能设计

贵州省遵义市鱼塘水电站岸坡式溢洪道底流水跃消能工设计中 ,比较了各种型式的消力墩、消力坎的作用及布置和常用的消力池型式。对矩形断面下挖式消力池与综合式B型消力池进行了对比分析 ,探讨了在大单宽流量、高流速情况下 ,如何合理运用消力墩、消力坎以改善消力池的工作状况 ,提高了消能效率 ,最大限度地减轻了下游河道冲刷     

660MW机组脱硫系统对机组主体运行影响的试验研究

介绍了目前国内已投运的单机容量最大的发电机组配套的脱硫装置，在旁路挡板半关、完全关闭和快开以及增压风机跳闸情况下对机组主体运行的影响，对同类机组的安全运行有一定的参考价值。     

小长宽比鱼道池室水力学试验研究

鱼道水流条件是影响其过鱼效果的重要因素。在分析鱼道类型及其特点的基础上,针对应用最为广泛的竖缝隔板式鱼道,通过1∶4的大比尺局部物理模型试验,研究了各级水池长宽比小于1.0条件下的隔板布置及竖缝宽度,对比了3种布置方案,分析评价了竖缝流速指标以及池室流速分布、流态和消能特性,提出了适合小长宽比池室条件下的鱼道隔板布置型式。通过1∶12.5的鱼道整体水力学模型试验,对运行水力指标进行了验证分析,确立了减小隔板前局部水位壅高及提高竖缝流速沿程均匀性的设计原则;为适应鱼道进、出口水深的变化,从生态明渠引水补充鱼道流量,最小补水流量为0.22 m~3/s。试验结果表明,这种鱼道布置型式可推广应用到其他类似鱼道工程中。     

消力墩对水跃跃长的影响

介绍了利用改变消力池里消力墩的位置来讨论消力墩对水跃跃长的影响。得到的结论为：在相同条件下．消力池里前捧消力墩对水跃长度的影响比后排消力墩对水跃长度的影响大。     

PREDICTION OF TURBULENT FLOW CHARACTERISTICS IN THE CURVED DUCT WITH A BAFFLE

The changes of the developing turbulent flow characteristics in curved duct after adding a baffle are studied numerically at the body-fitted coordinates.a k-εmodel is used to represent the turbulence.a curved duct of rectangular cross-section is computed firstly, it has been observed that the predictions using the procedure agree very satisfactory with the experimental data.Then,two kinds of square ducts are studied,one is normal curved duct,the other is a duct with a baffle.The computational results are presented and compared to each other,in order to display the changes of the flow after adding a baffle in curved ducts.The secondary flow in a duct with a baffle is characterized by four-vortices structure with the outer two bigger than the inner two.Besides,compared with the duct without a baffle,the intensity of the secondary flows is reduced,which results in the flow field of the cross-section much more equable and has much more significant meaning in the engineering.     

The method to control the submarine horseshoe vortex by breaking the vortex core

The quality of the inflow across the propeller is closely related with the hydrodynamic performance and the noise characteristics of the propeller. For a submarine, with a horseshoe vortex generated at the junction of the main body and the appendages, the submarine wake is dominated by a kind of highly non-uniform flow field, which has an adverse effect on the performance of the submarine propeller. In order to control the horseshoe vortex and improve the quality of the submarine wake, the flow field around a submarine model is simulated by the detached eddies simulation （DES） method, and the vortex configuration is displayed using the second invariant of the velocity derivative tensor. The state and the transition process of the horseshoe vortex are analyzed, then a modified method to break the vortex core by a vortex baffle is proposed. The flow numerical simulation is carried out to study the effect of this method. Numerical simulations show that, with the breakdown of the vortex core, many unstable vortices are shed and the energy of the horseshoe vortex is dissipated quickly, and the uniformity of the submarine wake is improved. The submarine wake test in a wind tunnel has verified the effect of the method to control the horseshoe vortex. The vortex baffle can improve the wake uniformity in cases of high Reynolds numbers as well, and it does not have adverse effects on the maneuverability and the speed ability of the submarine.     

NUMERICAL SIMULATION OF TURBULENT FLOW CHARACTERISTICS IN A CURVED PIPE WITH A BAFFLE

A numerical study on the characteristics of developing turbulent flow in a curved pipe with a baffle was carried out in body-fitted coordinates with the k-ε model turbulence. A curved duct of square cross-section was examined first, and the results agree very well with the experimental data. Then two kinds of pipes, a normal curved pipe and that with a baffle were studied. The computational results are presented and compared with each other to illustrate the changes of the flow after adding the baffle. The longitudinal velocity in the pipe with a baffle was characterized by outer velocity bigger than the inner one. The secondary flow was characterized by four-vortex structure with the intensity reduced, which results in the equability of the flow field of the cross-section compared with that without a baffle, and has much more significant meaning in engineering.     

浮石船闸输水系统的选择与设计

浮石电站船闸采用我国最新研究成果倒口消能厢集中输水系统。倒口消能厢结构简单，受力明确，消能后水流平稳，振动小，缩短了闸首和镇静段的长度，节省了投资。