基于flow-3d软件溢流坝不同鼻坎角度的三维数值模拟

水利工程领域中对于溢流坝鼻坎的角度选取是一直备受关注的问题,然而对于物理模型试验不仅费时费力,而且周期长影响工程的进度。以较成熟的flow-3d软件对不同角的鼻坎溢流坝进行三维数值模拟,通过模拟的水力特性参数结果分析,得出随着鼻坎角度的不同各水力参数都发生改变,就实际工程具体的研究分析得出合理的鼻坎角度。     

低坎分流墩消能工用于金鸡滩水利枢纽工程的试验研究

针对金鸡滩水利枢纽工程的低Fr水流问题，提出了将低坎分流墩消能工用于此工程的试验研究。在二元水流试验中，从下游水流的流速分布、表面波浪、河床的动床冲刷等水力要素方面选择了适合金鸡滩枢纽工程的低坎分流墩体形尺寸，然后在整体模型上加以验证。研究结果表明，低坎分流墩应用于金鸡滩水利枢纽工程具有显著的消能效果，消能机理清楚，经济效益明显，值得推广应用。     

带差动挑坎的溢洪道流场三维数值模拟

采用RNGκ-ε紊流模型和VOF方法对某工程带差动型挑坎的溢洪道流场进行了三维数值模拟研究,详细描述了差动坎处的流速、压强等水力参数的分布规律,得出了高低坎挑射水舌的挑距、入水角。将部分结果与试验对比,符合良好,验证了数值模拟是准确可靠的,可作为模型试验的有益补充,为挑坎设计提供重要的参考依据。     

避免潜流的措施及工程效益

“潜流”是一种隐蔽性强、危害性大的水力现象。本文结合园坪水电站工程设计，提出采取取消护坦而改用风化基岩作为消能设施代替护坦并将河床面抬高至戽坎高程的措施避免了该水力现象的发生，不但确保了工程安全，节省上了工程投资，而且对类似工程有较好的借鉴作用。     

入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响的数值模拟

跌坎型底流消能工是在常规底流消能工基础上发展起来的一种新型消能工.就入池角度对跌坎型底流消能工水力特性的影响进行数值模拟,并将模拟结果与试验数据对比分析.二者基本吻合.表明数值模拟方法有效可行.同时,研究发现入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响较大,选择合适的入池角度以提高消能效率是确定该型消能工体形的关键之一.     

通气孔型式对超宽泄槽的掺气影响研究

结合某水电站溢洪道现场泄流流态,采用数值模拟方法对溢洪道泄槽段掺气坎附近流态进行分析,与实际工程的泄流流态进行对比,分析泄槽的水深、流速、压强等水力特征要素,并对不同通气孔面积的掺气坎进行泄洪模拟分析.此研究成果可应用在类似实际工程中,为泄槽布置掺气减蚀的结构型式提供参考.     

察汗乌苏溢洪道流场二维和三维数值模拟对比

为了选择较为理想的研究溢洪道水流特性的数学模型,结合察汗乌苏水电站工程实例,利用数学模拟对其溢洪道流场的水流特性分别进行了二维和三维模拟,分析其可行性和存在的问题。采用标准的k~ε紊流模型描述水流流动、VOF模型跟踪水流自由表面,得到水深、流速和压力等一系列水力要素计算值,并将他与物理模型试验数据对比验证,结果基本吻合。分析研究表明:二维模拟完全满足溢洪道挑流鼻坎段前的水力特性研究需求,如若重点关注挑流鼻坎段水力要素特性,则建议使用三维数值模拟。     

带斜切型挑坎的溢洪道水力特性三维数值模拟

采用RNGκ-ε紊流模型和VOF方法对某工程带斜切型挑坎的溢洪道水力特性进行了三维数值模拟研究,详细描述了斜切型挑坎处的流速、压强等重要特性的分布规律,分析了挑射水舌挑距、入水速度等参数特点,指出挑射水股将偏向左侧河道中心位置,减轻对右岸河床的冲刷。将部分结果与试验对比,符合良好,验证了数值方法的准确性,可为挑坎体型优化设计提供重要的参考依据。     

大底坡急流弯道通气减蚀水力特性研究

本文结合黑河引水一期工程，石砭峪水库泄洪洞急流弯道通气挑坎的水力特性试验，对通气挑坎下游射流水股沿程各断面的掺气浓度分布，坎后空腔长度，下游水流以挟气能力和保护长度进行了研究分析，并对通气减蚀工程措施结构尺寸的选择进行了探讨。     

大底坡急流弯道通气减蚀水力特性研究

本文结合黑河引水一期工程，石砭峪水库泄洪洞急流弯道通气挑坎的水力特性试验，对通气挑坎下游射流水股沿程各断面的掺气浓度分布，坎后空腔长度，下游水流挟气能力和保护长度进行了研究分析，并对通气减蚀工程措施结构尺寸的选择进行了探讨。     

高水头泄洪隧洞消能防冲试验研究

对高水头水电站泄洪洞出口挑坎水力特性和下游河道冲刷特性进行了试验研究,对比分析不同挑坎形式对冲坑位置、范围及深度的影响,指出:对称斜切挑坎水舌纵向扩散充分,落水区呈窄长条状,可以充分利用下游河道的纵向空间,特别适合应用于狭窄河谷中的高拱坝工程泄洪。     

窄缝挑坎水力特性三维数值模拟研究

为研究窄缝挑夫水力特性,利用数值模拟技术,结合具体工程实例,通过对曲面贴角体窄缝式挑坎内压力特性、流速分布及挑射水舌形态等水力参数进行计算分析,提取了物理模型无法获得的较为详细的流场信息。该计算结果能够为类似工程起到一定指导作用。     

多级坎式消能池的水力设计

在泄水建筑物下游建造一级或多级消能坎形成消能池．多称坎式消能池，是底流消能工的重要工程措施之一．并在工程界得到普遍应用、但目前多级坎的设计论著很少．某些著述把一级坎顶的出流性质与坎后水流衔接形式判别：二计算程序相颠倒．给应用带来困难和误解。本文在对上述两种流态加以论述的同时，将给出多级消能坎水力设计的详细步骤、程序及相应公式，并提出用拉哥朗日一元三点不等距插值公式来查算“巴氏”淹没系数的新方法。     

基于水利枢纽工程底流消力池水力特性试验探究

高水头泄洪建筑物具有较大的单宽流量,下泄水流的巨大能量将会对设施造成较大的破坏,为了能够有效地探寻出泄洪建筑物底流消力池的水力特性,根据实际工程建模分析的方式,对底流消力池不同的水流流态、水流速度、水流脉动压强进行对比,以探寻水利枢纽工程底流消力池的最佳构造方案.本次研究结果显示,底流消力池中水流速度与水流脉动压强和水流流量成正比关系;消力池增设跌坎后虽然能够降低水流流速,但将会增加水流对消力池底板的压强;通过抬升消力池后端底板高程形成二级消力池的方式可以显著优化水力的特性.     

窄缝挑坎消能工几个水力参数试验研究

窄缝挑坎消能工以其消能效果显著被广泛运用于高坝建设中,通过建立概化物理模型对窄缝挑坎消能工几个典型水力参数进行模拟研究,根据工程经验分别选取收缩断面前不同来流条件,不同收缩比、挑坎挑角的窄缝体型,共计9组36种试验工况来进行系列模型试验,分析总结其变化影响规律,研究成果可为窄缝挑坎消能工优化设计和进一步深化研究提供理论支持。     

大型城市水源泵站前池流态及改善措施试验

结合上海市长江引水三期工程水源泵站水力模型试验,研究和分析大型城市水源泵站前池流态以及产生不良流态的原因,提出了消涡板、非全段式底坎和八字形导流墩等改善不良进水流态的工程措施,并对底坎和八字形导流墩措施进行比较分析。试验结果表明,虽然底坎和导流墩整流措施布置形式不同,但两者改善流态的效果差异不大,均能有效改善泵站前池的进水流态,提高水泵运行工作效率。     

跌坎式底流消力池水力特性三维数值模拟与试验研究

采用三维数值模拟结合物理模型试验的方法,对某水电站表孔、中孔及其末端的跌坎式底流消力池的水流三维流场进行了计算分析和试验研究。分别比较了跌坎高度、消力池深度、跌坎水平长度以及出口侧收缩等对跌坎式底流消力池水流结构及相关水力特征量的影响,优选了水力特征量相对较好的跌坎式消力池结构布置型式,可为工程设计提供参考。     

基于正交设计的扭曲鼻坎体型优化试验研究

挑坎体型对水舌形态和下游河床冲刷至关重要,基于水工模型试验,利用正交试验设计对纳子峡工程泄洪洞扭曲鼻坎体型进行优化研究。采用极差分析和方差分析,选取最大冲坑深度、冲刷最低点到边坡的距离、左侧挑距、右侧挑距和水舌宽度作为评价指标对扭曲鼻坎左侧边墙向右偏移距离、右侧边墙向右偏移距离、鼻坎扭曲程度系数3个因素进行计算,分析各因素对评价指标的敏感性,以确立扭曲鼻坎的最优体型。结果表明,各水力学特性指标对左侧边墙向右岸的偏移量的变化更敏感,其余因素对扭曲挑坎的消能效果影响较小,通过正交设计分析所得的最优体型,其水力特性指标均明显优于其他方案,所得成果可为实际工程扭曲鼻坎体型的设计提供依据。     

水工泄水建筑物掺气减蚀设施综述

近几年来,根据工程实践运用,认为掺气减蚀设施是防止空蚀破坏较为经济,行之有效的办法,当前国内外已作为一项新技术推广应用.本文就有关问题作一综述. 一、掺气减蚀设施的水力特性高速水流掺气来源大体可分三种: (1)水中含气;(2)水流自然掺气;(3)人工掺气.高速水流掺气现象发生在挑坎或跌坎水流分离点的下游,在两相流交     

开敞式宽大单泄槽溢洪道水力特性及优化布置研究

开敞式宽大单泄槽溢洪道与一般溢洪道相比易发生水流流态复杂、掺气效果差等工程安全问题。以马来西亚Baleh水电工程为例,采用VOF法与RNG k-ε双方程紊流模型对溢洪道流场进行三维数值模拟。计算分析了不同工况下溢洪道流态、流速、沿程压强等水力特性的分布规律。同时开展1∶50物理模型试验,对比分析数值模拟结果与模型试验结果发现,两者基本一致,验证了开敞式宽大单泄槽溢洪道水力特性数值模拟的准确性与可行性。进而利用紊流模型计算分析了溢洪道掺气坎的优化布置方案,结果表明:1#掺气坎抬高20 cm后,坎后掺气空腔长度由11.03 m增大至19.84 m,消能率提高了6.11%;3#掺气坎沿泄槽陡坡上移15 m后,挑流水舌冲击位置上移,减轻了对挑流鼻坎段水流流态的影响。研究结果对同类工程的优化设计有一定的借鉴作用。