有长连接管调压室水头损失系数计算方法研究

研究具有长连接管的阻抗式调压室水头损失系数的计算方法,给出基于Gardel三通水头损失系数经验公式、焊接三通水头损失实验资料以及截面突变管道水头损失资料;得出这种调压室不同流态下水头损失系数的计算方法,并将不同算法得到的调压室水头损失系数分别与水力模型试验结果进行了比较和分析.研究表明,基于Gardel三通水头损失系数经验公式及截面突变管道水头损失系数计算的调压室水头损失系数与试验结果具有较好的一致性.     

有连接管的调压室水头损失系数研究

利用调压室水头损失的局部模型试验成果,研究了连接管中水流方向、连接管尺寸以及流量比对具有连接管的阻抗式调压室水头损失系数的影响。研究结果表明,调压室水头损失系数并不是仅与水流方向、连接管尺寸有关的常数,因此在对调压室系统的水力过渡过程计算中,需结合模型试验成果和数值计算结果分析确定调压室水头损失系数。     

阻抗式调压室水头损失系数研究

根据江苏省宜兴抽水蓄能电站尾水调压室局部模型试验结果，研究具有连接管的阻抗式调压室的水力特性，并用查表计算和经验公式计算进行验证，主要研究了连接管中水流方向、连接管道直径以及流量比对调压室水头损失系数的影响．研究表明，模型试验存在一定的误差，在含调压室系统的水力过渡过程计算中，需结合模型试验结果和数值计算结果，确定阻抗式调压室水头损失系数。     

水电站调压室内三维湍流场数值模拟

运用计算流体动力学方法(CFD)对某抽水蓄能电站尾水调压室进行了数值模拟。计算时选用适合调压室流动特性的Realizablek-ε湍流模型,采用标准SIMPLE算法,离散格式采用一阶迎风格式。计算结果揭示了调压室内流道流场的速度及压力分布规律,并据此计算出调压室水头损失系数。将水头损失系数计算结果与水力模型试验结果进行比较,发现采用CFD方法计算得到的结果不论在变化规律上还是数值上均可达到与模型试验结果相当的精度,表明CFD方法可以应用于调压室的设计和优化中。     

多机组水电站调压室阻抗系数的三维数值模拟

水电站多台机组共用调压室的流态较为复杂,通过模型试验的方法确定其水头损失系数时,历时较长,代价较高。本文利用fluent软件建立数学模型对某常规水电站多机组共用一个尾水阻抗调压室的阻抗系数进行数值模拟分析,分别研究调压室两种典型工况和不同机组台数组合运行时的情况,并将数值模拟结果与物理模型试验值进行了比较,证明用数值模拟方法研究水电站多机组共用调压室的阻抗系数值是有效可行的。     

无压流隧洞渐变段局部水头损失系数计算的创新方法研究

在长距离无压输水隧洞设计计算过程中，往往很难准确把握渐变段局部水头损失的大小，这就为实现精准输水设计增大了难度。为了探寻一种无压输水隧洞不同尺寸渐变段的局部水头损失系数的计算方法:过流面积比法，根据渐变段两个断面之间的水流能量方程，依托水工模型试验，应用“四点法”分别对于渐变段4个测点的水位、流速进行测试，利用局部水头损失的测算观测数据，分别采用比拟法、面积比法、直接法计算得出隧洞渐变段局部水头损失系数，与现行标准、文献进行相互对比，分析得出实用性与相关性，并得到结论认为，过流面积比法作为一种创新方法，具有一定的实用价值，为解决类似流态的渐变段局部水头损失系数计算提供借鉴。     

龙抬头泄洪洞水力特性研究

结合某泄洪洞改建工程,利用三维紊流模型对不同进口高程的龙抬头泄洪洞水力特性进行比较研究。首先,利用龙抬头泄洪洞水工模型试验结果验证了数值模拟结果的可靠性。然后,针对四种进口高程的龙抬头泄洪洞,从泄洪洞泄流能力、水头损失及水流流态等方面进行了比较。结果表明,在保证各曲线段光滑平顺的前提下,进口高程对泄洪洞、水头损失及流态的影响不大。研究成果可为泄洪洞的设计提供依据。     

用三维计算流体力学方法计算调压室阻抗系数

为了研究计算流体动力学方法确定阻抗式调压井阻抗系数的可行性，本文选用适合调压室流动的可行化k-ε湍流模型及考虑边壁粗糙度的壁函数，用二阶精度算法对T形岔管、管内孔口、突扩管和阻抗式调压室的流场进行了数值模拟。经比较发现采用计算流体动力学方法计算所得的结果在水头损失方面可达到与常规模型试验结果同等的精度，表明计算流体动力学可以应用于调压室的设计计算中。     

水电站尾水系统布置方式的数值研究

对两种不同的尾水系统布置方式进行了流态和水头损失的对比分析。在雷诺时均N S方程基础上,采用k ε双方程紊流模型和刚盖假定,计算了尾水系统恒定流。计算结果与模型试验相一致,结果表明尾水岔管在调压井之后的阻抗式布置方式水头损失最小,为最佳方案。     

基于堰流基本公式的W型迷宫堰过流能力拟合分析

受制于山区峡谷地形条件,迷宫堰宫数选择有限。通过水工模型试验,研究一定堰高下的W型迷宫堰过流能力。随着堰顶水头的增加,迷宫堰过堰水流的流态逐渐从薄壁堰流向真空实用堰流过渡。与之对应,迷宫堰过流能力增长幅度小于WES实用堰。基于堰流基本公式,对试验研究成果进行数学回归分析。在此基础上,通过比尺放大,分析流量系数的变化,得到可直接用于实际工程的W型迷宫堰流量系数计算公式。     

R型水跃局部水头损失系数与跃后水深的计算

通过能量方程研究R型突扩水跃局部水头损失系数,完善水跃跃后水深计算的理论方法,为消力池跃后水深的计算提供新的思路。通过建立消力池出口扩散断面和跃后断面的能量方程,分析R型突扩水跃局部水头损失系数和水跃水深比的变化规律。结果发现:R型水跃相对局部水头损失系数是突然扩散断面弗劳德数和消力池突扩比的函数;相对局部水头损失系数既服从线性分布,又服从乘幂分布;水跃水深比是跃前断面弗劳德数和消力池突扩比的函数。提出了局部水头损失系数和水跃水深比的计算公式,并分别对其进行了验证。     

矩形明渠消力池水跃的水头损失研究

为了研究沿程水头损失与局部水头损失的变化规律,根据沿程水头损失的基本定义,推求矩形明渠消力池水跃区沿程水头损失与床面阻力系数、水跃共轭水深比、跃前断面宽高比及跃前断面水深的理论关系,提出了矩形明渠水跃区沿程水头损失及其系数和局部水头损失系数的理论公式,给出了沿程水头损失系数、局部水头损失系数和总水头损失系数的简单拟合公式。研究表明:沿程水头损失随着跃前断面水深和床面阻力系数的增大而增大,随着水跃共轭水深比和跃前断面宽高比的增大而减小;局部水头损失系数随着跃前断面弗劳德数的增大而增大;水跃区局部水头损失占比随着弗劳德数的增加而增加,弗劳德数为3时的局部水头损失占比达到90%,弗劳德数为6时的局部水头损失占比已达到95%以上。研究成果可进一步完善并丰富水跃理论体系。     

有连接管的尾水调压室稳定断面问题的理论研究

基于Gardel关于T型三通管水头损失系数经验公式，研究分析了连接管处速度头以及进出调压室水体与尾水隧洞水体之间的动量交换对有连接管的尾水调压室稳定断面积的影响，并在托马(Thoma)理论的基础上，推导出了相应的调压室稳定断面计算公式，从而在理论上证明了连接管处的速度头对尾水调压室稳定断面所起的作用是不利的，而进出调压室水体与尾水隧洞水体之间动量交换则是有利的。研究表明：如果合理地选择设计连接管断面的尺寸和型式，就可以进一步减小有连接管的尾水调压室水位波动稳定所需的断面积。     

节点流量和水损系数的不确定性对供水管网水力特性的影响

供水管网的节点用水量和水损系数具有明显的不确定性,为研究节点用水量和水损系数的不确定性对供水管网水力特性的影响,提出了在假定他们的随机变化服从正态分布的条件下,采用蒙特卡罗随机抽样法,对所获的每组节点用水量和水损系数的抽样值,应用稳态的水力模型计算相应的节点测压管水头和管段流量,得出节点测压管水头和管段流量的统计值的计算方法。文中给出了该算法在两管网中的应用。     

有加强肋板的三岔管水流数值模拟及水头损失研究

结合西龙池抽水蓄能电站，对有加强肋板结构的三岔管内水流进行数值模拟及物理试验研究，采用SIMPERC方法求解三维紊流方程，选取不同的肋宽比进行数值模拟，得到分岔管水头损失系数随肋宽比变化的规律，较好地复演了三岔管管内水流的运动，能满足工程实际需要，并通过物理模型验证了所用数值方法的合理性和计算精度。     

水电站引水-尾水管道系统水力过渡过程模型试验与计算

本文针对拉西瓦水电站引/尾水管道系统，修建了一个大比尺（1/50）且部分正态、部分变态的物理模型，并通过调频电机改变导叶启闭时间，观测了机组增甩负荷时压力管道内的水流流态、水头损失、调压室涌浪及涡壳进口处的水锤压力过程线。利用模型试验实测资料，率定出调压室阻抗孔局部阻力系数的计算公式，使数值计算得到的调压室涌浪、引，尾水管道水锤压力及其过程线与模型试验吻合良好。再用数值计算弥补物理模型不能回答尾水管进口最大真空度以及模拟非线性关闭的缺陷，提出了物理模型设计可放弃弹性相似准则的结论。使模型材料不受限制。计算在缺乏水轮机特性曲线的条件下，数值求解转动方程也可得到机组最大转速及其过程线。     

Ⅱ型折线型实用堰流量系数计算方法

Ⅱ型折线型实用堰广泛应用于中小型水利工程中,但不同水头和堰高比值下、不同堰体形式下的流量系数尚未有全面准确的确定方案。针对工程中常用的上、下游坡度为0.5~3.0的堰体,通过室内水工模型试验,对相对堰高H/P₁值在0.2~0.5、相对堰顶厚度δ/H值在1.0~2.5情况下的Ⅱ型折线型实用堰的流量系数进行了测定;并利用相关性分析、线性回归方法,整理推导出一套简单实用的Ⅱ型折线型实用堰流量系数计算方法。该方法可为工程设计提供参考。     

抽水蓄能电站岔管水力特性数值模拟

在计算方法的可靠性得到模型试验结果验证的基础上,以某抽水蓄能电站月牙肋岔管为研究 对象,利用紊流模型对其水力特性进行数值模拟,分析了肋宽比、分流比及弯管段转弯半径对岔管水 头损失及流态的影响。