多股多层水平有压淹没射流消能特性研究

对多股多层水平淹没射流有压体型消能特性和水力特性进行了消能分析和试验研究．实测的消力池底板压力分布特性、流态稳定性、流速衰减规律表明，采用有压射流将高速下泄水流导入下游水体中，利用三元强剪切及紊动消能，可大大降低临底流速，减小消力池底板上的动水冲击，增加淹没射流消能的稳定性，减小了雾化对周围环境的影响，是一种消能率高、低雾化、适应性较好、安全的新型消能方式、但是，对于中孔进口位置较低的水利枢纽工程存在深水闸门受力过大及开启条件限制较多等不足。     

多股多层水平淹没射流数值模拟研究

多股多层水平淹没射流是一种新型消能型式。本文采用VOF(Volume of Fluid)法和RNG k-ε紊流模型结合向家坝水电工程对多股多层水平淹没射流进行了三维数值模拟，将计算值与实验值进行了对比，计算值与实测值吻合较好，表明数值模拟方法是研究消力池水流运动规律及消能机理的有效途径。文中分析讨论了多股多层射流进入消力池后的水流结构与消能机理，研究结果表明：多股、多层射流进入消能水体时，在各主流的四周有一个消能旋滚，形成多个强剪切层消能区，消能率较高，但在平面上没有形成明显的、贯穿的立轴旋涡。同时，由于各漩滚的相互作用，能有效减小对消力池固壁的冲刷。     

多股多层水平淹没射流消能工水力特性试验研究

多股多层水平淹没射流消能工具有雾化较低、消能效率较高、流态稳定、对下游水位变幅有较强的适应性等特点,对水头高、流量大且泄洪前沿宽度有限,单宽流量较大的水电工程,可以有效地解决其泄洪消能难题.该文通过理论分析与物理模型试验,对多股多层水平淹没射流消能工的水力特性进行了分析与研究.结果表明:中孔高程、表孔高程和表中孔高程差等参数的选择对消力池的临底流速、浪高和尾坎处的波动都是重要的.     

多股多层淹没射流消能回流旋滚特性研究

多股多层淹没射流在消力池内呈三元复杂流态,水体紊动剧烈,射流推雍水体受阻,在消力池底部向上游运动,形成顺时针立面大回流。跌坎下消力池内的漩涡由回流产生,可能威胁消力池安全而危及枢纽工程。通过引入VOF方法和RNG模型,进行某水电站多股多层淹没射流消能消力池水流特性的三维数值模拟,获取了高低坎消力池底部回流旋滚的基本特性。回流旋滚的长度与下游水位成反S形曲线关系,随着下游水位的增加,回流旋滚长度减小并向池首移动。     

多股多层淹没射流消能水流流态及漩涡特性研究

利用多股多层淹没射流消能时消力池内流态非常复杂,有漩涡产生,可能威胁消力池安全进而危及枢纽工程。引入高速摄像系统,采用大比尺物理模型对消力池水流流态及漩涡特性进行了研究。结果表明:高低坎消力池底部产生较大尺度的回流旋滚,回流旋滚与消力池水体发生强剪切作用并在跌坎与池首的角隅处生成横轴漩涡和立轴漩涡,部分横轴漩涡横向发展会转变为近边墙立轴漩涡;水跃旋滚与消力池水体发生强剪切作用在跌坎与池首的角隅处生成立轴漩涡和纵轴漩涡;横轴漩涡、立轴漩涡和纵轴漩涡是间歇性、随机和游移的。     

多层多股跌扩型底流消能的数值模拟研究

基于RNG k-ε紊流模型和VOF自由表面追踪法,采用非均匀结构网格技术,建立了三维紊流数学模型,对跌扩型底流消能工进行高精度数值计算。讨论了不同泄流方案下游消力池内水力特性的变化,得出如下结论:(1)不同工况下,下游消力池内水流紊动剧烈,其临底流速较大值相对集中在消力池前段;(2)当高低坎联合泄流时,可形成多层多股射流,流速梯度改变差异较大,各股主流掺混合并速度更快;(3)就消能率而言,高低坎联合泄流紊动能消逝比单独泄流更迅速,消能效果明显。     

某水电站多股多层淹没射流水力特性研究

通过模型试验验证了与消力池底板具有一定高差且基本平行的多股、多层射流进入消能水体的中部,在各主流的四周形成消能旋滚、强剪切三元紊动的新型消能工,具有雾化较低、消能效率较高、流态稳定等特点,能够有效地解决泄洪前沿宽度有限、单宽流量较大、下游河道水位变幅较大的水电工程泄洪消能难题。     

跌坎式底流消能工的消能机理分析与研究

对比常规的底流消能工，对跌坎式底流消能工消能水力特性进行了分析和试验研究。通过对底流消能机理的分析、平面紊动射流的流速分布和对比模型的对比试验，分析了消力池中的水流运动状态和跌坎在消力池中的作用。利用跌坎式底流消能，可大大降低临底流速，减小消力池底板上的脉动压强，增加淹没射流消能效果和水流的平稳，减小雾化对周围环境的影响，是一种有效的新型消能方式。     

跌坎式底流消能工水流特性分析

现对跌坎式底流消能工消力池内水流流态的演变进行了初步分析,随着入池能量的变化,消力池中会产生混合流、淹没混合流、淹没底流以及远驱底流流态.并对淹没底流流态下,消力池内的淹没射流区、附壁射流区内的流速分布采用射流力学理论进行了分析,得出了其流速分布公式.     

水垫塘多层淹没射流数值模拟及消能研究

本文对纵向多层淹没射流水垫塘流态进行了数值模拟，将能量方程耦合于ＳＩＭＰＬＥ算法中使计算结果与实测值更为接近．文中分析、比较了单层和多层射流入塘后的水流结构及消能机理．研究表明，由于多层射流的能量耗散加快且分布均匀化和“动水垫”效应，使其在充分发挥水垫消能作用，提高消能率和降低塘底动水荷载及冲剧等方面明显优于单层射流．     

跌扩型底流消能漩涡特性的初步研究

多股跌扩型底流消能是一种新型消能方式,消力池内紊流特性复杂。基于RNG κ-ε紊流模型和VOF自由表面追踪法,采用非均匀结构网格技术,建立了三维紊流数学模型,对高低坎多股跌扩型底流消能工进行高精度数值计算。讨论了不同消能方案下游消力池内漩涡分布及变化特性,指出：跌扩型底流消能,水流紊动剧烈,各种漩涡结构交织,下游消力池底板、边墙及跌坎附近随机形成了强度和尺度各异的立轴和横轴漩涡,但漩涡具有一定的游移性和间歇性;消力池底板X=0+0.0~0+40.0范围为立轴漩涡高发区;边墙处漩涡主要分布在高程Z=4.0~16.0 m范围.     

跌扩型底流消能工共轭水深计算研究

高坝下游泄洪消能形式的选择和设计是国内外峡谷区高坝建设的关键技术难题。跌扩型底流消能工是一种新型消能工。在全面考虑突跌和突扩的影响下,首次提出了跌扩型水跃共轭水深的理论关系式,得出了多股多层跌扩型淹没射流共轭水深计算关系式,具有十分重要的理论指导意义。     

挑流冲坑紊流场的二维数值模拟

利用代数应力模型对淹没冲击射流作用下的冲刷坑内紊流场结构进行了二维数值模拟。计算中采用贴体正交网格变换处理不规则的冲坑几何边界，用VOF方法处理自由水面条件对水流结构的影响。结果分析表明，采用的数值方法可行，计算结果合理，在此基础上，可进一步研究冲坑的消能机理和冲坑的动态发展过程。     

斜向进水消力井淹没射流水力特性机理分析

云南地处高原山区,水文气象条件各异,地形陡峻、工程地质条件复杂,在常规消能工无法布置的情况下,消力井是一种可行的选择。对于斜向进水消力井,其水力特性未见更多研究。针对一定纵坡条件下斜向进水消力井井内淹没射流,基于井内水流紊动射流分区,对淹没射流条件下的水股作用力进行机理分析,推导得出了斜向进水条件下圆形消力井射流沿程最大流速及冲击区井壁时均作用力表达式;进而结合水力学试验进行了一定纵坡下的半经验公式参数率定。研究成果可为类似工程的设计提供参考。     

水垫塘底板冲击压强和流速分布研究

雅砻江干流梯级水电站大坝具有高水头、大流量、河谷狭窄的特点，消能问题突出。研究选定水垫塘内流态、底板冲击压强作为优化指标，通过改变坝身孔口尺寸、二道坝高程等手段，达到在控制水垫塘底板冲击压强的同时，使得在各种、工况下泄洪水股纵向拉升、横向归槽并避免对下游河道的冲刷。     

高坝泄槽隔墙静动力稳定分析

国内某混凝土重力坝采用了与传统方式不同的高低坎多孔淹没射流消能方式。为宣泄各级流 量洪水与调整枢纽水流流态，在溢流坝段中间设置了隔墙结构。然而坝面隔墙位于消力池水跃跃首位 置，水流流态十分复杂，其动力响应和稳定性问题十分突出。针对工程实践中的隔墙安全问题，本文 基于模型试验并结合数值模拟，分析了该坝坝面隔墙在复杂工作条件下的静动力特性，讨论了其结构 特征与流激振动安全性之间的关系，并对其的稳定性进行了评价，得出结论:该工程泄槽隔墙在结构 设计时应采取适当措施予以加强，且研究成果可为今后类似工程提供参考。     

NUMERICAL SIMULATION OF THE ENERGY DISSIPATION CHARACTERISTICS IN STILLING BASIN OF MULTI-HORIZONTAL SUBMERGED JETS

3-D numerical simulation was carried out for the water flow in a stilling basin with multi-horizontal submerged jets by using two different turbulence models, namely, the VOF RNG k - ? and Mixture RNG k - ? turbulence models. The calculated water depth, velocity profile and pressure distribution are in good agreement with the data obtained in experiments. It indicates that the numerical simulation can effectively be used to study the water flow movement and the energy dissipation mechanism. The numerical simulation results show that the turbulent kinetic energy distribution obtained by using the Mixture turbulence model covers a region about 18% larger than that calculated by using the VOF turbulence model, and is in better agreement with the actual situation. Furthermore, the Mixture turbulence model is better than the VOF turbulence model in calculating the air entrainment.