旋流环形堰竖井泄洪洞三维流场数值模拟

旋流环形堰竖井泄洪洞是一种新型的环境友好的内消能工, 跟传统环形堰竖井泄洪洞相比, 泄洪洞的流态和 消能防蚀机理明显不同。作为一种新型布置形式, 其复杂的水流特性并不是十分清楚。依托于广东清远抽水蓄能 电站下水库泄洪洞工程, 基于RNG k2E双方程湍流数学模型, 并结合VOF( Volume Of Fluid) 方法, 对下库旋流环形 堰竖井泄洪洞进水口、竖井旋流泄洪洞、出口的复杂水流进行了三维数值模拟, 并对部分水力参数的特性进行了解 析计算, 获得了流态、压力、流速、空化数等水力要素的变化规律。模拟结果表明, 数值计算结果与物理模型试验成 果吻合较好。并通过数值模拟验证了该新型内消能工的泄流能力和高消能效率。     

新型竖井泄洪洞自调流机理和特性研究

该文提出一种新的由自调流潜水起旋墩为核心构成的旋流环形堰竖井泄洪洞,在泄洪流态和消能防蚀方面与常规喇叭形竖井泄洪洞有较大不同。为明晰该新体型的调流机理和系统水力特性,对新型环形堰竖井泄洪洞进水口、旋流泄洪洞、出口的复杂水流运动进行了数值模拟研究,获得了该新体型进水口流态、旋流空腔发展过程、竖井内部流态、平洞自由水面、压力等主要水力要素的分布规律。结果表明:计算得到的上述水力学要素分布规律与模型测量趋势上一致,量值上吻合较好。模拟结果也较好揭示了自调节潜水起旋墩的旋流、自调流机理以及泄洪洞的消能原理。     

旋流式竖井泄洪洞水力要素的数值模拟与试验研究

通过水气二相流(VOF)方法的标准k-ε双方程紊流数值模型对旋流式竖井泄洪洞的水面线、压力、流速、紊动能及紊动耗散率等重要的水力要素进行数值模拟并通过试验对计算结果进行比较分析,结果表明:计算值与实际测量值吻合比较好,验证了VOF方法的标准k-ε双方程对旋流式竖井泄洪洞水力要素模拟的可行性.     

竖井进流水平旋转内消能泄洪洞水力特性的数值模拟

本文采用Realizable 紊流模型,结合自由水面处理技术的VOF方法及非平衡壁面函数法,对竖井进流水平旋转内消能泄洪洞的水力特性进行数值模拟,得到了自由水面、空腔直径、压强、流速、旋流夹角、消能率等水力特性的变化规律.把数值模拟与模型试验的结果进行对比后可以看出,采用该紊流模型、合适的边界条件与数值方法,能够较好地模拟这种强旋流、强离心力效应和各向异性的复杂的空腔旋转流动,数值模拟所得的各种水力特性,从变化趋势到数值精度可满足这种旋流内消能泄洪洞体型初步设计与优化的要求.     

新型旋流环形堰竖井泄洪洞数值模拟和特性分析

生态环境友好型的洞内旋流消能工是当前泄洪消能领域一个重要的研究热点和方向。为克服以螺旋型经典涡室或传统喇叭形堰构成的旋流竖井泄洪洞易出现的漩涡、气爆、振动、防空蚀设施复杂等难题,改变一般的防漩、消涡观念,提出一种新的由自调流潜水起旋墩为核心构成的旋流环形堰竖井泄洪洞,虽脱胎于常规喇叭形竖井泄洪洞,但在泄洪流态和消能防蚀方面又另辟蹊径。作为一种新型的旋流布置体型,已有研究缺乏系统性,其复杂的水流特性并不是十分明了。依托广东清远抽水蓄能电站泄洪洞工程,对新型环形堰竖井泄洪洞进水口、旋流泄洪洞、出口的复杂水流运动进行了三维数值模拟,并对部分水力参数的特性进行了解析计算,获得了该新体型旋流空腔流态、自由水面、合成流速、压力等水力要素的分布规律。结果显示:计算得到的上述水力学要素分布规律与模型测量值吻合较好,模拟值与初步建立的新体型水力特性理论解析值较为接近,表明解析计算方法具有一定的实用价值。模拟计算结果为进一步明晰新型环形堰竖井泄洪洞各部分水流特性和揭示自调节潜水起旋墩的旋流运动机理提供依据。     

清远抽水蓄能电站潜水起旋墩竖井旋流泄洪洞研究及应用

传统的环形堰竖井泄洪洞存在进口易产生漩涡影响泄流,由此产生振动、竖井壁负压等负面效应,清远抽水蓄能电站结合工程特点,研究出一种带有潜水起旋墩的环形堰竖井旋流泄洪洞,在不同流量下使水流沿竖井井壁产生旋转,消除竖井的负压,避免产生空蚀,并达到消能效果。经济及技术指标明显优于溢洪道和常规泄洪洞,具有推广的价值。     

泄流数对旋流式竖井涡室体形选择的作用

涡室是旋流式竖井水流起旋的关键,但涡室的体形选择没有明确的标准,故有必要寻找涡室体形选择的方法。通过引入无因次数即泄流数,分析一系列旋流式竖井工程实例和模型试验中的泄流数,并应用栗西沟水工模型试验进行验证,得到泄流数在旋流式竖井涡室选择方面的规律。泄流数能够非常清晰地描述旋流式竖井的泄流能力,椭圆曲线涡室为大泄流数旋流式竖井的合适体形,并且也满足小泄流数旋流式竖井的要求。     

甲岩水电站竖井旋流泄洪洞设计研究

甲岩水电站右岸泄洪洞采用竖井旋流消能方式,由导流洞改建而成。从水力计算、模型试验、数值模拟、结构设计等方面,论述了竖井旋流泄洪洞的设计研究。甲岩水电站发电至今,右岸泄洪洞已安全运行数年,说明其竖井旋流设计是成功的。     

高水头岸边泄洪洞水力特性的数值模拟

为了探索采用数值模拟的方法来研究高水头岸边泄洪洞水力特性的可行性，用Fluent商用计算软件，对某电站岸边泄洪洞进行了数值模拟研究，得到了泄流能力、压强沿程分布、水流空化数、通气设施进气量、空腔形态及挑距等，并将部分计算结果与模型试验结果进行了比较，两者符合较好，表明采用数值模拟的方法研究龙落尾式泄洪洞的水流是可行的。但是，数值模拟暂时不能正确的反映掺气水深及洞顶余幅。     

水气两相流分段分模型数值模拟方法研究

为了更准确地分析水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段水流特性,采用理论分析、数值模拟与试验研究相结合的研究方法,以旋流阻塞扩散段至气体溢出段为研究对象,重点针对试验研究中难以对泄洪洞内部进行观测的问题,开展水气两相流分段分模型数值模拟方法研究。研究结果证明:Mixture模型和VOF模型在旋流区、水气掺混区和气体逸出区分类运用的可行性,且采用分段分模型和单模型数模结果相比表明,分段分模型数值模拟与试验结果更吻合。此外,数模仿真过程选取相对稳定的旋流均匀段作为进口边界,相对稳定压强作为出口边界的边界条件正确性得到验证。