引洮总干渠明流过流能力研究

引洮供水工程要求总干渠在水库死水位时能够保证明流通过加大流量。隧洞明流过流能力与进口体型、洞内水深密切相关,计算显示,流量对洞内水深比较敏感。通过局部水力学模型试验,率定了洞内水深和流量之间的关系,结合糙率影响分析,证明总干渠在水库死水位不能通过加大引水流量。从流态、断面比能和模型比尺效应3个方面分析了总干渠死水位过流能力不足的原因,提出了加大过流能力的建议,认为减小隧洞糙率是保证在水库死水位时引取加大流量的最优措施。     

跨流域引水发电系统水力模型试验研究

昌德电站和足木电站，为跨流域联合运行的两长隧洞引水水电站，采用调压井之后压力钢管支管连接，其联合布置的引水发电系统十分罕见，需专门对其进行模型试验研究。试验中采用正态比尺的调压井模型、变态比尺的有压引水隧洞和压力钢管模型，得到了调压井后压力钢管主管或支管连接的跨流域引水系统模型试验研究成果，并与数值模拟计算结果进行了对比。     

长距离分洪隧洞输水模型试验相似性研究

针对长距离输水隧洞小比尺物理模型难以满足阻力相似的问题,依托陕西省某县城分洪隧洞工程,通过对进口闸室段过流能力及隧洞段输水能力进行分别验证,实现了在小比尺物理模型上进行隧洞过流能力的试验研究。基于隧洞段内可以形成均匀流的特点,采用明渠均匀流计算方法对模型实测结果进行了计算验证。结果表明：计算流量与模型实测流量的最小差值为11.71 m³/s,最小相对误差为1.93%;基于进口闸室段距离短、局部水头损失远大于沿程水头损失的特点,控制隧洞桩号0＋099.25 m处水深为隧洞正常水深,可直接验证其过流能力,进口闸室段过流量与实测过流量最大误差不超过1.78%;在30年一遇洪水时,推荐方案闸室和隧洞的过流能力相匹配且与模型实测值基本一致,隧洞的分洪流量达到863 m³/s,较设计分洪流量800 m³/s超泄了63 m³/s,超泄流量占设计过流量的7.88%,完全满足设计要求。     

水电站混合型调压井水力特性数值模拟研究

混合型调压井水流流态复杂,常规解析法和图解法均不能精确求出混合型调压井涌浪水位波动、压力差变化、调节保证变化等。基于数学模型进行混合型调压井水力特性数值模拟,并通过模型试验验证数值模拟成果可靠性,论证混合型调压井可行性。结果表明:数值模拟和模型试验基本吻合,数值模拟成果是可行的。调压井最高涌波水位低于调压井顶高程,最低涌浪水位大于需要最小淹没水深,调压井底板受到的向上最大压力差较小,水位波动经过上下往返运动,波动不断减少,最后稳定。机组转速、蜗壳和尾水管压力均在合理的范围内,因此调压井底板高程和顶高程、阻抗孔口大小、稳定断面设计是合理的。     

调压井模型试验变态比尺的研究

本文对有压井定流调压系统，其中包括调压井，进水隧洞，压力管道三部分的变态模型设计进行了系统的研究，提出了模型比尺的相关性概念，研究表明，仅从涌波方程推导相似条件往往产生顾此失彼问题，文中还提出了变态模型比尺的参数表示法，通过该方法可实现变态模型比尺的优化选择，研究还指出，当调压井的比尺小于１／２５时，整个系统完全正模型是难以实现的，得出的结论表明，不仅可以，而且应该变态模型比尺同时满足涌波方程，水     

系泊系统动力分析

对于海上定位采用的系泊系统,采用时域有限元法建立了缆索方程的数值模型。以单点系泊和多点系泊的模拟比较为例。对于单点系泊,通过给定上端点正弦运动,对锚泊线进行动力计算,与试验结果进行了比较。对于多点系泊,针对一Spar平台的张紧系泊系统进行了理论计算,并将计算得到的上端点张力时历及统计结果与相应的模型试验结果进行了比较。通过比较可以发现理论计算结果与模型试验结果吻合良好。该数值模型可用于不同水深下平台和系泊系统的耦合计算等。     

卡邦波水电站水－机联合过渡过程大波动研究

以广东省内某大型水利工程为背景,综述当前国内外混凝土表面主要防护材料在工程中的应用,提出适用于该工程的混凝土防护涂层系统,为工程遴选防护材料提供借鉴和参考。以赞比亚的卡邦波水电站为例,根据引水发电系统的布置,建立包括引水隧洞、水轮机、尾水调压洞、尾水隧洞的数值计算模型,模拟在机组开机、停机、甩负荷等各工况下,整个引水系统建筑物各部位的压力、蜗壳末端最大压力、机组转速上升以及尾水调压洞最高和最低涌浪;同时,论证了将尾水调压洞模拟为尾水调压室计算所得结果的可靠性。通过水机电联合模拟,得到了更可信的调节保证参数计算值。     

基于原型沙的三峡库区细颗粒泥沙冲淤模型试验研究

三峡水库常年回水区淤积物多为中值粒径在0.01 mm左右的细颗粒泥沙,按传统理论对此类细沙模型试验进行设计存在困难。提出了一种基于原型沙的库区细颗粒泥沙模型试验方法,流速比尺的确定考虑水深影响,泥沙冲淤时间比尺与水流运动时间比尺一致,含沙量比尺取决于垂直比尺和干容重比尺。黄花城河段2003-2011年以及典型流量水位组合下的泥沙模型试验结果表明,淤积厚度和平面分布与原型符合较好,初步说明该方法适用于三峡库区细颗粒泥沙运动的模拟。     

掺气减蚀设施数值模拟研究探讨

采用标准κ-ε模型和VOF模型及欧拉模型对泄洪洞及掺气设施水力特性进行了三维数值模拟计算。主要计算了自由水面、掺气设施水力特性和空腔特性及坎后沿程渠底板中心线的掺气浓度。计算结果表明,VOF模型和欧拉模型可以在一定程度上模拟掺气设施水力特性和空腔形态等水力参数。总体而言,在对泄洪洞掺气设施的数值模拟方面,欧拉模型在一定程度上比VOF模型有更好的模拟精度。利用数值模拟可提高水利设计效率和节省费用,并为模型试验提供前期预测和指导,同时其结果可以作为模型试验补充和完善的依据,本文所采用的数值模拟方法及研究结果可供类似工程的研究参考。     

基于FLUENT的导流隧洞水力特性模拟

针对传统的二维导流隧洞水力学计算,采用CFD方法对导流隧洞的水力特性进行了三维数值模拟,通过导流隧洞各典型断面总水头与传统公式、模型试验计算结果的比较,验证了三维数值模拟的准确性,进而可通过数值模拟对导流隧洞的三维流场进行分析研究。文中对导流隧洞各典型断面及整体进行了流态分析和出口负压分析,结果显示导流隧洞满足设计要求。可见,流体力学计算方法能够有效地模拟导流隧洞水流的流态,可应用于导流隧洞的设计与优化工作。