高坝施工导流洞改为永久竖井泄洪洞水力学研究

本文通过模型试验研究涡室－竖井内消能系统，用内设阻涡坎的涡室连接泄洪洞和竖井，带盲洞的消力并连接竖井和导流洞。探讨了涡室－竖井内消能系统中的流态、边壁时均压力、脉动压力、消能率、消力井尺寸与消能率之间的关系和消能机制等水力学问题。     

浅谈旋流竖井泄洪洞涡室的优化试验

旋流竖井泄洪洞上平段与涡室的衔接良好与否对于竖井涡室内水流流态具有非常大的影响,如果设计不好将降低竖井壁面的抗空蚀空化能力,并且也将对竖井中心空腔的稳定造成影响。结合某工程旋流竖井泄洪洞,针对其上平段壅水以及涡室水流流态较差等问题,对其上平段与涡室的衔接进行了一系列的优化调整,最终实现了上平段与涡室水流的良好衔接,并且保证了竖井中心空腔的稳定。     

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。     

泄洪洞有压出口渐变段及工作闸门室体型优化

针对黄金坪水电站1号泄洪洞原设计方案有压出口渐变段顶板存在负压,在工作闸门小开度运行时工作闸门室底板出现大范围负压,容易引起空蚀等问题,根据水力学模型试验,提出通过增加有压渐变段长度、改变工作闸门室底板连接形式,对有压出口渐变段及闸门室体型进行优化。试验实测结果表明,优化后的有压段出口顶板及闸门室底板在各种运行工况下均没有出现负压,闸门室底板水流空化数显著增加,提高了泄洪洞安全运行的可靠性。     

旋流喇叭形竖井泄洪洞水力学机理及应用

改变传统的防漩消涡观念，研究出一种带有潜水起旋墩的新型喇叭形竖井泄洪洞，在各种水头下均能产生稳定的空腔旋转流运动，用以消除溢流堰和竖井的负压，避免发生空蚀，同时提高泄洪洞的消能率。潜水起旋墩同喇叭形堰外缘的切线成小角度连接，其旋流运动机理是，当水流漫溢堰顶时，开始产生旋转流，而当水深超过起旋墩顶时自动扩大入流角度和加大泄量，在底层旋流的拖曳下作同步强力旋转流运动。所提出的设计理论和试验研究成果已应用到广东清远抽水蓄能电站的竖井泄洪洞设计中。     

多洞联合泄洪通风补气系统运行特性

结合水-气分层流理论,构建了如美泄洪洞与溢洪洞联合泄洪通风补气系统理论计算模型,研究了如美多条泄洪隧洞的通风补气特性,绘制并总结了如美各条泄洪隧洞的负压、补气竖井风速及通风量随泄洪洞洞顶余幅高度及其补气竖井截面尺寸的变化规律。结果表明：泄洪洞负压出现极小值和极大值并存的3分区,而溢洪洞负压无明显变化;泄洪洞补气竖井风速和通风量出现极大值,溢洪洞补气竖井通风量反之出现极小值。综合考虑各条隧洞通气参数的变化,可为联合泄洪系统中泄洪洞及其补气竖井尺寸的选择提供参考依据。     

小湾水电站大型导流洞改建泄洪洞研究

针对小湾水电站高水头、大流量的泄洪特点，通过大量的优化试验研究，将旋流竖井式泄洪洞技术应用于小湾水电站导流改建工程，并提出适合工程特点的体形布置形式，解决了下游高水位淹没泄洪洞出口的技术难题。研究表明，这种旋流竖井式泄洪的消能效率可达90％左右，涡室与竖井的水流流态比较平顺，压力分布分理，导流洞内水流速度低于20m/s，不失为高水头、大流量条件下导流洞改建为泄洪洞的有效方式之一。     

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。     

旋流喇叭形竖井泄洪洞水力学机理及应用

改变传统的防漩消涡观念,研究出一种带有潜水起旋墩的新型喇叭形竖井泄洪洞,在各种水头下均能产生稳定的空腔旋转流运动,用以消除溢流堰和竖井的负压,避免发生空蚀,同时提高泄洪洞的消能率.潜水起旋墩同喇叭形堰外缘的切线成小角度连接,其旋流运动机理是,当水流漫溢堰顶时,开始产生旋转流,而当水深超过起旋墩顶时自动扩大人流角度和加大...     

有关龙抬头泄洪洞水力设计的几个问题

结合新疆乌鲁瓦提水利枢纽泄洪洞的水力实验，研究总结了龙抬头泄洪洞设计时应注意的几个水力学问题．试验表明：龙抬头抛物线段可能出现负压分布，应采用抗空蚀材料对龙抬头溢流面进行处理；在反弧段水流流这很大，任何小的不平整都可引起局部统流，形成局部负压，引起空蚀破坏，应采取掺气措施；龙抬头段与下游段的连接应采取渐变段连接形式．     

导流洞改为旋涡式竖井溢洪道综合研究

结合我国一些水电站工程，对导流洞改建为旋涡式竖井溢洪道进行了综合研究。首次采用了压力短进水口出流为急流的引水道分别同涡井和涡室两种旋涡结构的连接型式，通过水工模型试验优选涡井（室）体型，并系统地研究其设计方法和水力学特性，为今后旋涡式竖井溢洪道设计提供了依据。     

下游高水位条件下导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的水力学问题研究

导流洞改建为旋流竖井式永久泄洪洞后，由于泄洪标准提高，对于某些大型工程，如小湾、溪洛渡等会遇到下游水位过高的技术难题，由于洞顶被淹没，泄洪洞内会出现水跃、不稳定气囊等不利流态，必须采取适当的工程措施进行调整与控制。作者在小湾工程大型导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的试验研究中提出采用竖向压板技术优化洞内流态，并以多孔平板技术解决导流洞出口的排气问题，使这一难题得到较好解决。本文着重对竖向压板的作用原理进行理论分析与探讨。     

吉音水利枢纽旋流泄洪洞起旋室体型优化试验研究

通过1∶30的水工模型对吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞起旋室的体型进行了优化研究,分析了起旋室局部体型修改对起旋室与旋流洞连接部位压力特性的影响。研究结果表明:在起旋室内导流坎末端采用削坡和采用1∶5收缩过渡体型与旋流洞相接体型,能有效避免过渡断面负压的产生和防止空蚀破坏。本研究成果对相关工程设计具有一定的指导作用。     

RANDOM CHARACTERISTICS OF FLOW FLUCTUATING PRESSURE AND DYNAMIC RESPONSE ON THE SHAFT SPILLWAY

ＲＡＮＤＯＭＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＯＦＦＬＯＷＦＬＵＣＴＵＡＴＩＮＧＰＲＥＳＳＵＲＥＡＮＤＤＹＮＡＭＩＣＲＥＳＰＯＮＳＥＯＮＴＨＥＳＨＡＦＴＳＰＩＬＬＷＡＹＣｕｉＬｉ（ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１...     

吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞水力特性试验研究

通过1∶30的水工模型对吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞的水流流态、压力分布、流量系数等水力特性进行了研究,分析了在进水口溢流堰末端增设掺气坎对进水口及竖井内流态及通气孔风速的影响。研究结果表明:在溢流堰末端增设掺气跌坎有利于减小溢流堰面的负压、防止空蚀破坏、简化进口体型设计,且有利于泄洪洞的安全运行。     

水平旋流内消能泄洪洞结构应力分析研究

根据水平旋流内消能泄洪洞水力特性,旋转水流在水平旋流洞内形成的非均匀内水压力沿程变幅大,各部位结构受力差异大,不便于结构设计.该文利用有限元软件对水平旋流洞典型断面进行有限元分析,计算其应力分布,结合加筋和运行期放空的情况进行对比,分析其应力的分布特点和影响因素.结果表明,水平旋流洞末端的阻塞在减缓水平洞流速的同时,会引起局部应力增大,应考虑加环向钢筋等措施;当环向钢筋不能有效降低结构应力值时,可考虑设置钢衬或采用高标号混凝土,既可以提高隧洞的结构抗力,又可以起到防止和减轻空蚀的作用.     

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。     

两河口水电站泄洪建筑物的布置研究

根据两河口水电站的特点及泄洪要求,对泄洪建筑物的布置进行了研究。提出了4种布置方案,通过技术条件、施工条件等的综合分析比较,选定了深孔泄洪洞与洞式溢洪道相结合的布置方案,洞式溢洪道采用前隧洞、后明槽型式,深孔泄洪洞采用一坡到底无压洞型式,非常泄洪洞采用旋流竖井型式。调洪演算结果表明,该方案的总泄量达8300m3／s,可取得满意的泄洪效果。     

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。