过坝水流的近似计算

本文在势流计算基础上,沿溢流面用曼宁公式确定水头损失,在反弧段采用加大糙度方法进行过坝水流的近似计算,给出沿程自由水面位置、压力、流速及能量损失等水力参数。验证计算表明,该近似计算具有一定精度,供溢流坝水力计算参考。     

输配水管道沿程水头损失计算方法探讨

输配水管道是城市供水系统的重要组成部分,管道沿程水头损失计算又是输配水管道设计的核心.探讨了常用水头损失计算公式的适用范围及公式中参数的选择.水力计算应根据不同的水流流态采用与之适应的计算公式,并选取对应的水力计算参数,使水力计算成果准确可靠.     

某抽水蓄能电站下库侧式进/出水口数值模拟

抽水蓄能电站进/出水口有进流和出流两种工况,进/出水口水流呈双向流动,水力条件较复杂,对水流流态要求较高。因此,为观测各工况水流流态和水头损失大小,进一步完善进/出水口的结构布置和尺寸,对下库进/出水口进行了数值模拟计算。根据隧洞中水流的运动为有压流这一特点,建立了隧洞压力驱动三维水动力模型,考虑了进/出水口上游一定长度隧洞在内的三维空间计算域,采用k-ε紊流模型,通过对隧洞内压力流的数值模拟,分析研究了各工况下流道分离比、流速、流态及水头损失等水力特性。研究表明:将中边孔导流隔墩尾部位置进行调整能有效改善中、边孔分流比,流速不均匀系数也有所改善,水头损失无明显变化。     

基于量纲分析的内镶圆柱式毛管局部水头损失研究

为了研究内镶圆柱式毛管局部水头损失规律,本文对常见4种滴灌管进行了灌水试验,同时采用CFD数值分析对4种滴灌管进行了模拟与分析验证,在此基础上,对12种滴灌管进行了模拟研究,通过量纲分析研究了毛管局部水头损失影响因素。结果表明:毛管总水头损失模拟值与实测值吻合度较好;毛管局部水头损失与毛管内径、滴头内径、滴头长度、水流流速、水流运动黏滞系数有关;毛管局部水头损失占沿程水头损失的比值与滴头间距密切相关,以Φ16毛管为例,毛管局部水头损失是沿程水头损失的0.23~1.89倍,毛管层流段水头损失很小,在不需精确计算时可忽略不计。研究结果可为管网水力计算提供参考。     

不同来流条件对溢洪道过流能力的影响

通过水工模型试验,研究进水渠进口段长度、宽度以及平面形态变化对溢洪道过流能力的影响。成果表明:进水渠长度增加,沿程水头损失相应加大,进水渠宽度不足,进水渠内水流流速增大,都会减小堰顶有效水头;曲线进水渠,难于保证水流平顺、对称,客观上加大局部水头损失,堰顶横断面水深分布的不均匀,也会降低过流能力。     

同侧竖缝式鱼道结构优化数值模拟研究

鱼道是保证鱼类能顺利洄游的过鱼设施。通过竖缝相对宽度分别为0.05,0.10,0.15,0.30,底坡为10%的鱼道模型进行数值计算。采用可视化显示及数据分析的方法分析不同竖缝相对宽度、底坡条件下的同侧竖缝式鱼道的水流结构特征。通过模型模拟,分析水流沿水深方向的流速分布情况、主流区最大流速沿程分布及沿程衰减情况,以及在不同竖缝相对宽度和(或)不同流速情况下的紊动能分布情况。综合各物理量的分析,得出竖缝相对宽度b₀/B=0.15、底坡为10%时,水流在池室内能形成较好的适合鱼类洄游的流态:主流区水流横向扩散范围适中,主流区最大流速沿程均匀衰减,回流区面积较为对称,流速较小。     

小浪底水库管道排沙系统管道水力学计算

根据各种经验公式及沿程水头损失的计算理论,初步计算了小浪底水库自吸式管道排沙系统的管道临界不淤流速及沿程水头损失.结果表明,在汛限水位下,当主管道铺设高程为145 m时,清淤的距离可达坝前24 710 m,基本可以将小浪底坝前20 km库区范围、高程145～175 m的细泥沙排出库外.     

抽水蓄能电站进水口水流特性及其影响因素分析

本文结合回龙抽水蓄能电站进水口及国外同类工程的试验资料,研究了进水口双向水流作用下的水流流态、流速分布及水头损失。结果表明,发电水流流速分布均匀,脉动微弱,水头损失小;抽水水流流速分布较不均匀,脉动剧烈,水头损失大。同时,对进水口设计的一些影响因素进行了初步分析,认为进水口周围几何条件、分流墩数目、闸槽位置都对双向水流特性有显著影响,应根据实际情况慎重设计。     

竖井旋流泄洪洞洞内流速分布试验研究

通过模型试验,对竖井旋流泄洪洞竖井壁面流速和压强进行了测量,分析了竖井段的沿程水头损失和压力分布特性.计算结果表明:竖井旋流泄洪洞的能量损失主要由两大部分组成:①壁面摩擦造成的沿程水头损失;②水流进入竖井底部水垫造成的能量损失.分析研究后认为:当竖井高度较小时,水垫消能占主要部分;当竖井的高度增加时,竖井消能所占比例将不断增大.     

管道水流的水头损失系数

管道的水头损失直接影响水管和水泵尺寸的确定,也就是管网的水力平衡。所有沿程水头损失计算公式,在估算水管内壁糙率时都有误差。对于一定材料一定管径和流量的管道的阻力系数,不同的方程式可以估算出不同的沿程水头损失。在复杂管道网络系统中,方程式或系数的小误差的累积,使各个管子水头损失或流量的计算值产生较大的误差。本文提出了三个广泛应用于管道摩阻方程摩阻系数有关的解决水头损失计算误差的数学关系式和诺模图。对象聚氯乙烯和铸铁管道来说,用Hazen—Willians(H—W)和Manning(Mn)公式得的水头损失与Darcy—Weisbach(D—W)得的水头损失相同。还介绍了摩阻系数随直径和水流条件而变化的情况,并讨论了运用计算机计算变化的沿程损失系数问题。     

溢洪道出口窄缝挑坎特性研究

消能工体型的选择在水利工程设计中至关重要。采用RNG k-ε紊流模型与VOF方法对泄洪过程中溢洪道与水垫塘内的水流进行水气二相流三维数值模拟,研究窄缝型挑坎消能工的水流特点及规律,结果显示,数值模拟计算的水深、水流流态、入水角度等参数与模型试验结果吻合较好,验证了数值模拟的可行性。在此基础上,计算分析了窄缝型挑坎收缩段水流及空中水舌的水力特性,以及水垫塘底板压强分布规律,确定出窄缝型挑坎最大压强所在位置及空中水舌流速变化规律。研究结果表明：窄缝型挑坎束窄水流作用明显,其空中水舌同一横断面的最大流速位置基本相同,同一纵向断面垂向流速差沿程逐渐减小,挑坎收缩段底板处流速大小呈抛物线形分布,而压强分布沿程呈现3个区间3个趋势的分布规律。研究成果可为实际工程中同类型消能工的设计提供参考。     

进水口水头损失计算探讨

在进水口的设计过程中,需要进行水力学计算。采用了水利水电工程进水口设计规范中的沿程水头损失和局部水头损失公式对进水口进行计算。结合非洲某水电站进水口典型例子分析了沿程损失的λ为什么采用了柯尔勃洛克一怀特计算。结合水力学试验成果分析了进水口流速采用水力学断面进行计算的准确性。     

异侧竖缝式鱼道水力特性研究

为了对异侧竖缝式鱼道的水力特性进行系统研究,设计了带隔板的玻璃水槽,对该型式鱼道进行了试验模拟。测量了鱼道池室内的流速分布,分析讨论了不同竖缝宽度和池室长度下的无量纲流速分布特征和断面最大流速沿程衰减情况;提出主流轨迹的拟合公式,并比较分析了试验异侧竖缝式鱼道的水流特性。结果表明,该型式室内鱼道水流为二维流态。确定了主流流速与竖逢平均流速的比值范围。该试验结果可供相关设计及科研参考使用。     

考虑连接管的调压室水头损失系数回归分析

为研究调压室结构参数与流态工况对局部水头损失系数的影响,在物理模型实测数据的基础上建立多元线性回归模型。得到了用于计算带连接管的尾水调压室水头损失系数的回归方程,并将回归分析结果与水工模型试验结果进行比较分析。研究表明：回归分析结果与水工模型试验结果吻合度高,相应回归方程能够在分流比、管径比及水流流态的交互作用下较好地反映出局部水头损失系数的变化规律,具有很强的工程适用性,可应用于调压室水力设计中水头损失系数的取值计算。     

大石峡水电站进水口叠梁门分层取水试验研究

为分析电站进水口采用叠梁门型式分层取水方案的可行性,本文通过1：21.05的水工模型对大石峡水电站叠梁门分层取水进水口水力特性进行了系统研究。主要研究内容包括对不同叠梁门高度取水时,进水口的水流流态、叠梁门体的压力分布、叠梁门顶及竖向流道的流速分布、进水口段总的水头损失系数等。试验结果表明：电站进水口设置叠粱门后,叠梁门顶水头大于18.0 m时不产生有害吸气旋涡,门体压力分布接近静水压力分布;进水口段的水头损失在1.17~1.30 m之间;靠近叠梁门门顶部位的水流流速较大,表层水流流速较小;叠梁门后不同高程竖向流道的水流流速接近于梯形分布,主流偏于进水塔靠下游挡墙侧。在进水口设置叠梁门进行分层取水方案是可行的。     

自压软管沿程压力水头分布研究

根据水力学原理建立了软管沿程水头损失的一般方程,得出了软管沿程压力水头的计算公式,给出了确定最大和最小压力水头位置及大小的方法,从计算结果与试验实测结果的对比看,具有一定的合理性。计算公式在与试验条件类似或基本一致的条件下可以用于实际计算,为判断软管滴头出流能否满足流量允许偏差率或计算微灌均匀系数提供了依据。     

戽式消力池的水力特性研究

本文研究了戽式消力池的水流流态;用干扰波传播原理分析临界戽流产生的原因,得出临界波速的表达式;并认为临界波速与主流水股的平均流速相等时,即发生临界戽流,推导出临界戽流界限尾水深和戽端临界压强水头的计算公式,并用工程实例与实验资料进行了验证,结果良好。     

铝塑复合(PAP)管局部水头损失的试验研究

通过对铝塑复合 (PAP)管及配件的试验研究 ,对建筑给水不同供水方式局部与沿程水头损失的计算比较 ,提出了PAP管在建筑给水系统中局部水头损失按沿程水头损失计算的百分数     

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。     

环境压力对高拱坝水垫塘水力特性的影响

本研究在常压和减压不同的环境压力下，研究了水垫塘内水流的流态特征、入水射流垫塘底板的冲击压力和脉动压力强度以及拱坝下游坝面的紊流脉动压力强度的特性，给出了不同环境压力下动水冲击压力的沿程分布、脉动压力强度沿程分布以及空间相关曲线。由试验成果发现，减压使水垫塘内水流流态及水力要素均发生变化，本文就这一现象作了初步的讨论分析