对柳洪水电站泄洪冲沙措施及运行方式的探讨

对美姑河柳洪水电站泥沙特性进行了深入分析,对电站防沙措施及运用方式进行了探讨。     

挑流冲坑内水流特性的数值模拟

本文对挑流冲坑形成后的水流特性进行了数值模拟。通过采用局部流线迎风有限元法及k-ε湍流模式,计算了冲坑内水流运动的速度和压力分布,模拟出水流的表面旋滚和自由面位置,为分析下游河床的冲刷提供了必要的水力参数。研究表明,用数值模拟方法探讨挑流冲刷的水流特性是可行的。     

等阻力树杈型冲沙管道的试验研究

多沙河流上修建的水库必然要面对泥沙淤积问题,合理科学的库容恢复和保持措施对于水库综合效益的正常发挥具有重要意义。排沙廊道是一种一次建设、可持续使用的排沙设施,但传统排沙廊道中各进口为顺序排列,不同部位进口抽沙能力不均,严重影响运行排沙效果。等阻力树杈型冲沙管道是近期提出的一种新型排沙方式,其各级管道采用树杈型布置,多口汇流的旋转流动可消除不同角度水流加速度影响,按每一个进口管至总出口的流动阻力相等为原则设计;在进口管顶部设置倒扣铁锅型防沙罩,防止进口管被落淤的泥沙所阻塞。本文在水槽中开展了树杈型冲沙管道试验,同时开展了相同条件下的进沙口顺序排列的对比试验,结果表明:当进沙口按传统廊道多口顺序排列布置时,位于远端的一半出口将被完全淤堵,难以达到预期的排沙效果;而树杈型冲沙管有效克服了传统廊道不同进沙口抽沙能力不均的缺陷,实现了对所覆盖区域的均匀排沙,正常情况下未发生淤堵;当高含沙水流集中流向某一进口时,会造成该进口淤堵,但由于不同进沙口独立运行,所淤堵进口基本不会对其他进口的正常运行造成影响。本文试验结果表明,等阻力树杈型冲沙管道的稳定排沙浓度可达400～700 kg/m3,远高于顺序排列方式的100 kg/m3;冲刷漏斗体积为多口顺序排列的1.5倍。     

对柳洪水电站泄洪冲沙措施及运行方式的探讨

对美姑河柳洪水电站泥沙特性进行了深入分析,对电站泄洪冲沙措施及运用方式进行了探讨。     

防冲槽的模型试验与二维数值模拟

为了研究山区河流中防冲槽的消能情况和适用性,本文首先对未抛填卵石的防冲槽进行模型试验和数值模拟.通过模型试验,针对典型流量分析9个断面的实测资料,得到水流的流态、水位和流速分布规律,将数值模拟结果与其进行对比.由于二维模型的简化,使得数值模拟的水位在进口连接段与试验相比误差偏大,但其他断面的水深及流速分布与实测值接近....     

复杂断层矿区地下水三维数值模拟

为了提高复杂断层矿区地下水数值模拟结果的准确度,以内蒙古某矿区错综分布的10条倾斜断层为研究对象,采用FEFLOW软件将倾斜断层简化处理为垂直透水断层,建立复杂断层矿区地下水三维数值模型,并预测了矿区开采30年后对上覆各含水层的破坏程度。结果表明:二叠系山西组砂岩裂隙含水层受开采直接影响,最大降深约150.23 m;上覆二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层和新近系砂砾石含水层无稳定隔水层,水位差的加剧导致越流量增加,最大降深约23 m;第四系松散孔隙含水层由于下部完整且较厚的黏土层,基本上不受影响。对断层的有效概化有助于提高数值模型的仿真性和结果的精准度。     

基于一维水沙模型的水库冲沙方式优化研究

在天然河流上修建水库,破坏了河流水沙原本相对平衡的状态。泥沙进入库区后发生落淤,从而导致水库淤积。在水库的实际运用中,冲沙措施被广泛用于减缓水库的淤积速率。然而,冲沙需要耗费水库较多的水量,影响了水库的综合效益,为此必须协调水库淤积与水库兴利效益之间的关系。在选定合理冲沙水位和冲沙流量范围的基础上,应用一维非均匀流不平衡输沙模型,结合某多沙水库现行调度规程,对多种拟定冲沙方案下该水库的冲沙过程进行长期模拟,计算各方案下水库多年平均淤积量和多年平均发电量等指标,据此选取合适的冲沙方案。结果表明,持续时间较长的低水位冲沙方式的冲沙效果相对较好,能够在一定程度上减缓水库的淤积速率,同时发电量的损失也相对较小。     

基于Fluent船闸局部分散式输水系统流场数值模拟

针对中高水头下的局部分散式输水系统,建立引航道、输水廊道和闸室的三维数值模型,使用VOF模型和RNG K-Epsilon模型对船闸一次灌水过程中引航道、输水廊道和闸室内流场进行了数值模拟.重点研究了不同时间和不同情况下输水廊道和闸室内流速和压力分布,同时根据模拟结果导出水力曲线.研究结果对局部分散式输水系统的设计具有一定意义.     

有压输水系统中用射流冲沙的系列模型试验研究

射流冲沙是解决有压输水系统中局部泥沙淤积问题的一种方法，为确定射流冲沙的主要参数和冲沙效果，进行了几何比尺分别为1∶25及1∶12.5的系列泥沙模型试验。通过试验发现冲沙效果和射流动能ρQV2有关，且通过系列比尺模型试验，得出射流冲沙的临界判别条件是保持动能为某一临界值，通过进一步分析还得出射流能量中能转化为水流紊动能量的百分比。通过算例给出了有压输水系统中计算射流冲沙参数的方法。     

基于泥沙冲淤数值模拟的水库调度方案研究

以东台子水库为研究对象,基于一维不饱和全沙数值模型,研究蓄洪运用方案、蓄洪排沙运行方案、分阶段蓄洪运用方案、蓄清排浑运用方案等四种水库调度方式下的泥沙淤积情况,力图在兴利防洪的基础上尽量利用弃水排沙,保持有效库容。对不同运行年限的淤积量、水库库容变化和排沙比等要素的模拟研究表明,分阶段蓄洪运用或蓄清排浑运用方案更有利于保持有效库容,对延长水库使用寿命具有一定作用,是较优的水库排沙优化调度方案。     

基于数值模拟的某阶梯溢洪道方案优化研究

基于数值模拟方法,利用FLUENT软件对某阶梯溢洪道原设计方案下的泄流能力、闸门全开时的水面线、沿程各段压力等值线、闸门全开时沿程流速分布等流场要素进行模拟计算,根据计算结果分析原设计方案中存在的不足和问题,并提出了新的优化设计方案。研究结果表明:新方案能较好的满足工程设计实际要求,并可对同类型阶梯溢洪道的优化设计提供有价值的参考。     

阶梯溢洪道水力特性及下游冲刷三维数值模拟

基于VOF法的RNG k-ε双方程紊流数学模型,对阶梯溢洪道水流压强特性及下游局部冲刷坑的形态和发展进行了三维数值模拟.结果 表明:数值模拟结果与试验值吻合良好;台阶面流速沿着台阶凸角的连线形成一个伪底,流速与坡面近似平行,各个台阶与主流之间存在一个三角形空腔,形成顺时针旋转的漩涡.漩涡中心速度趋近于零,向外逐渐增...     

基于大涡模拟的悬板径向坡度对排沙漏斗流场特性影响数值模拟

为了解悬板径向坡度改变对排沙漏斗流场的影响,文章采用了大涡模拟和VOF相结合的方法对悬板径向坡度i=0、0. 083、0. 173、0. 259时的排沙漏斗水气两相三维流场进行了数值模拟,并采用离散相颗粒轨道模型(DPM)模拟了悬板径向坡度不同时排沙漏斗对粒径0. 001～0. 1 mm颗粒的截除率。模拟结果表明:随着径向坡度增加,切向流速先增大后减小或趋于恒定,说明室内涡流强度并不是随着悬板径向坡度的增大而单调增加,存在一临界的坡度使室内涡流强度达到最大值;坡度i=0. 173时悬板上方区域(除溢流表层外)径向和垂向的合速度方向平行于悬板径向底坡且指向漏斗中心,使该区内的泥沙被再次输运至漏斗室而不易随溢出水流流出,减少了泥沙进入下游和沉降落淤于悬板的机率。颗粒截除率模拟结果也表明i=0. 173时的漏斗对各级粒径颗粒截除率最大,也表明悬板径向坡度存在一临界值使漏斗截除率达到最大值。     

Numerical simulation of scouring funnel in front of bottom orifice

The scouring funnel in front of a bottom orifice under the condition of fixed water levels is simulated by using an Eulerian two-phase model, with onsideration of the flow-particle and particle-particle interactions. The predictions of the scouring funnel shape agree well with laboratory measurements. The flow-field characteristics of the two phases and the influences of the hydraulic and geometric parameters on the shape of the scouring funnel are analyzed on the basis of the computation results. It is revealed that the non-dimensional maximum scour hole parameters, the depth d_m / d_o, the length l_m / d_o, and the half-width w_m / d_o, are linear with the densimetric Froude number Fr_o, the main parameter describing the scour hole, the centerline scour depth D_c and the half-scour width W_r vary according to a power law, and the transverse scour profiles exhibit strong similarities, the velocity distribution of the water is confined within the sink-like area near the orifice, and the mutual impact of the flows at the azimuthal sections and the resistances of the walls and the sand layer produce a vortex in the scour hole, that makes the sand particles to be suspended in the water, the exchanging water in the pore water is the main contributor in forcing the sand to move, and transporting the sand in the same direction as the pore water along azimuthal sections.     

浙东引水工程萧山枢纽进水口优化数值模拟

萧山枢纽为浙东引水工程的关键工程,进水口布置合理与否直接影响浙东地区的水资源调度.加上进水口位于感潮河段,水文条件比较复杂.因此需要论证进水口引渠布置的合理性.利用平面二维数学模型对进水口布置进行了数值模拟计算,优化了工程布置,消除了原布置方案引水渠存在的大范围回流区,并分析了工程实施对上游新坝船闸通航的影响.计算成果为工程布置提供了技术依据.     

基于竖缝隔板的大底坡鱼道水力优化数值模拟

为了优化大底坡竖缝式鱼道池室水力特性,在验证物理模型的基础上,构建三维水动力数学模型,考虑5种大底坡坡度对竖缝有无隔板及竖缝隔板不同安装高度的池室水力分布进行了数值模拟分析。结果表明,竖缝设置隔板能有效减小池室最大流速和平均湍动能;当底坡为1/20时,池室最大流速下降率为10.16%~14.84%,平均湍动能下降率为21.88%~42.19%,主流最大流速衰减率为61.24%~61.82%,池室内形成了小流速、低湍动的Ω形连续性水流;改变竖缝隔板安装高度会影响隔板上下水深处的竖缝流速大小,但对隔板上下水深处的流速、湍动能、应变率的分布规律无显著影响。     

跌坎消力池体型优化数值模拟

以某高水头大单宽流量的水电站为例,对不同体型参数的跌坎型消力池进行了一系列的数值模拟计算。在原体型设计的基础上,顺次改变出口反坡坡度、池长、进口跌坎坡度及高度,通过数值计算得出了各影响因素的变化对消力池内水力特性的影响,以此来确定最优消力池体型。由数值计算结果可得:消力池出口反坡不宜垂直;缩短消力池池长,冲击区时均压强略微减小,临底流速开始变化不大,当消力池池长缩短到一定程度时,临底流速明显增大;减小跌坎坡度,冲击区正向临底流速减小,但反向临底流速增大;降低消力池前半段高程,可使进口临底流速降低,但反坡段临底流速会有明显增大,建议不进行挖深工作;提高底板高程,时均压强减小,临底流速变化不大,考虑到挖方量,建议不降低底板高程。此研究成果可为类似工程设计提供参考和依据。     

泄水建筑物体型优选的数值模拟研究

本文针对泄洪洞水流的特点，建立了适体坐标系下带自由表现、强紊动水流的数学模型。利用该模型编制程序对泄洪洞中复杂水流进行了数值模拟，通过分析输出的数据和图形，可以灵活地修改模型和体型的形状和参数，方便地进行系列数值实验或不同体型方案的比较，从而为泄水建筑物体型方案的选择和设计提供了足够精细和准确的数据，有助于数学模型逐步地取代费时耗财的物理模型实验。     

围油栏形状优化的数值模拟

文中对传统围油栏进行形状优化,应用流体体积分数法(VOF),数值模拟优化后的围油栏对两种不同粘度油类拦油效果;通过分析、比较拦油失效速度、失效时间以及围油栏失效前的栏前受压,说明围油栏形状优化的可行性,以提高围油栏的拦油性能。