分段低压输水系统水力振荡特性 分析方法探讨

对现有的分段低压输水系统水力振荡特性分析方法进行了探讨比较,并分析了各种方法的优 缺点。经比较分析可知:传统的特征线法和隐格式法主要用于系统水力振荡的时域分析;U形管模型 法只考虑了水体的刚性,而忽略了水体弹性;压力管道内水体采用精确模型只适用于系统的频域分 析。采用基于水力振动理论的压力管道线弹性模型,是用于分段低压输水系统水力振荡特性分析的新 的研究方法,该方法可对系统同时进行时域分析和频域分析,而且能够较准确地反映压力管道内水体 的高阶振荡特性,相比其他方法更具优越性。     

多孔并联分段低压输水系统的水力特性和控制

在详细分析多孔并联分段低压输水系统水力特性的基础上，建立了这一输水系统的非恒定流控制方程以及关闸和不关闸条件下的保水堰边界条件。应用所建立的数学模型对南水北调天津干线工程进行了数值模拟计算，得到了运行工况和检修工况下该输水系统的水力特性以及并联空间连通性对水力特性的影响，并提出相应的控制措施。本文还针对输水系统的水力特性，对单联分段低压输水单元的水力振荡方程进行了修正，推导出多孔并联分段输水单元的水流振荡方程和连通式保水堰自由水面的固有振荡频率公式，提出了消除水力共振、缓解输水单元水力振荡的控制条件，为工程设计和运行管理提供技术依据。     

分段低压输水管系水力振荡的动荷载分析

本文将结构动力学思想引入到水流振荡问题中分析来，深入探究了非恒定流调节时，分段低压输水系统水面及流量振荡的机理。并应用仿真计算，证明来水过程即为输水系统相应的动荷载。在此基础上结合信号分析理论研究了来水过程对输水系统水力振荡的影响，采用三角函数方式控制来流，可以实现通过对动荷载的控制来减小输水系统的水力振荡。     

长距离分段低压输水的水力特性

分段低压输水系统能很好地满足适时、适量输水及保护水质的要求，又避免了通常有压输水承受高水头的不利影响，在长距离输水中具有其明显的优越性。通过对长距离分段低压输水水力仿真模拟，对分段低压输水的水力衔接、壅水、水面振荡及结合井的稳定性等进行研究，以便为工程设计和运行管理提供科学依据。     

活塞式调流调压阀水力特性测试

为保证调流调压阀运行安全稳定，从阀门水力设计、安装高程确定及运行调度等方面提出阀门水力特性的 优化措施。分析调流调压阀临界汽蚀系数及汽蚀装置系数确定方法，借鉴水轮机汽蚀力学判据的概念，推导出阀 门安装高程的计算公式。采集在线调流调压阀运行数据，绘制真机流量系数与开度特性曲线，对阀门水力设计进 行验证和校核。结果表明：阀门开度大于 45.3% 时流量系数实测值与设计曲线基本一致，但在小开度段偏差稍大； 现场试验过程中阀门运行平稳，噪声在 90?dB（A）以下，振动幅度也在较小范围内，进一步验证了调流调压阀水力 特性优化设计及安装高程确定方法的合理性。     

中山河翻板闸门流激振动试验及优化设计

底轴驱动式翻板闸门结构的泄水方式系门顶溢流,射流下方形成的密闭空腔常常造成不稳定振荡源,从而诱发闸门结构强烈振动,对结构安全运行造成严重威胁。通过水弹性振动模型试验研究了底轴驱动式翻板门的水力特性和闸门结构的流激振动特性,观测了闸门运行过程中的水流流态,取得了作用于闸门结构的水流脉动压力,给出了闸门结构的流激振动加速度、位移及应力等动力响应参数,通过随机数据分析获得了各种动力参数的谱特征和安全性评价数据。在此基础上,对影响翻板门运行安全稳定的射流空腔通气问题进行系统试验研究,提出了门顶设置破水器的优化布置方案和闸墩两侧设置通气孔的补气措施,避免了不稳定负压空腔可能产生的压力振荡。     

大中型轴流泵站采用钢制流道的水力分析及振动研究

正以淮河入海水道二期工程渠北排灌处理工程中大型轴流泵站为依托,对泵站采用钢制流道进行了水力分析和振动研究。开展了轴流泵泵装置三维湍流流动数值模拟分析和优化水力设计研究,钢制流道合理分段数值计算研究,钢制结构流固耦合计算和耦联振动研究。针对典型泵站采用异形钢制流道,通过CFD数值模拟,优化提高了钢制进、出水流道的水力性能,提出了钢制肘形进水流道肘弯段和出水流道弯管段的合理分段方案,建立了全过程模拟钢制流道、流道内水体、机墩以     

长距离供水系统水力振动特性和减振措施研究综述

为保证长距离供水系统的稳定运行,分别针对新型分段低压供水系统和常用的泵站加压供水系统,归纳总结已有的理论分析、试验研究和数值模拟研究成果,分析了长距离供水系统的水力振动特性,并探讨了相应的减振措施。认为在长距离供水系统的布置设计和运行控制中,应充分考虑有压供水系统内水体的高阶振动特性,结合动态系统分析理论,开展必要的水力振动特性及减振措施分析,以保证供水的可靠性。     

基于高速摄影的水力机械空化空腔膨胀收缩特性试验研究

水力机械水力不稳定是水电站、水泵站机组和厂房强烈振动、转轮叶片断裂、尾水管撕裂、压力及负荷振荡等稳定性问题的主要来源。空化空腔危害水力机械稳定性理论认为，空化空腔的膨胀收缩循环变化是引起强烈压力脉动及振动的主要根源，但该空化空腔的膨胀、收缩及溃灭并无试验资料证实。采用高速摄影对水力机械空化空腔膨胀收缩特性进行研究，证实了混流式水轮机叶道涡空化空腔、贯流式水轮机叶片两个端面间隙流空化空腔遇低压膨胀、遇高压收缩甚至溃灭的特性，发现贯流式水轮机叶片与转轮室之间间隙流是小尺寸多列漩涡流涡街。     

水电站水机电系统振动特性和稳定性研究综述

综述了国内外水机电系统振动特性和稳定性研究中采用的水力、机械、电力系统的数学模型以及水机电系统联合分析问题的提出和研究进展。指出现有研究虽已尽可能考虑了各系统动态特性之间的相互影响,但仍存在一定的简化或不完善之处,特别是关于水力系统的高阶振荡特性与电力系统低频振荡的相互影响研究较少,提出了几个有待深化研究的问题。     

基于模型参考方法的闸门优化维护系统

介绍了基于模型参考故障诊断的闸门优化维护系统的设计思想及构成。 结合清江隔河岩水利枢纽闸门传动系统，介绍了监测量的选择标准。考虑到液压传动系统 的非线性特性，为了提高模型的准确性，采用了分布式物理图网建模方法建立液压系统模型 。以油缸为例说明了建模方法及状态观测器的设计方法。实践证明该系统能够有效地检测液 压传动系统的典型故障。     

低扬程泵装置优化水力设计的关键问题

对低扬程泵装置的优化水力设计问题进行了较为深入的研究.将低扬程泵装置效率分解为水泵效率和流道效率两个方面,讨论了泵装置中泵段的概念和泵段效率的修正等问题,分析了流道水力损失对流道效率及泵装置效率的影响,通过实例说明了流道内的流速和流态对流道水力损失的影响,得到以下结论:在低扬程条件下,尽可能减小流道水力损失是提高泵装置效率的关键;减小流道水力损失的关键是降低流道内的流速和改善流道内的流态,其途径主要包括选择水力性能最优的泵装置型式和流道型式、适当降低水泵的nD值、选择更优秀的水泵水力模型、适当放宽流道控制尺寸、对流道型线进行充分的优化水力设计等.     

OPTIMAL HYDRAULIC DESIGN AND CAD APPLICATIONS OF AXIAL FLOW HYDRAULIC TURBINE'S RUNNER

A method of the optimal hydraulic design and CAD application of runner blades of axial-flow hydraulic turbines are discussed on the basis of optimization principle and CAD technique in this paper. Based on the theory of fluid dynamics, the blade′s main geometrical parameter, working parameters and performances index of the blades and the relationship between them are analysed, and the mathematical model of optimal hydraulic design of axial-flow runners has been established. Through nonlinear programming, the problems can be solved. By making use of the calculation geometry and computer graphics, the distribution method of the singular points, and an CAD applied software, an optimal hydraulic design are presented.     

弧底梯形明渠水力最佳断面设计

通过数学推导 ,建立了弧底梯形明渠水力最佳断面水深、过水断面面积、水力半径等所有几何要素与水力要素的计算公式 ,并通过算例详细说明其水力计算方法 ,为该类型渠道的断面设计提供了理论依据     

浅析水力系统模型在电力系统低频振荡中的作用

为明确水力系统模型在电力系统低频振荡中的作用,运用全部特征值法,分析了水力系统的弹性水击、刚性水击和简化模型对水火电联合的三机系统小干扰稳定性的影响,得出了对含有水电站的电力系统进行低频振荡分析时,应该采用更为精确的水力系统弹性水击模型的结论。     

Multi-objective Optimal Design of Detention Tanks in the Urban Stormwater Drainage System: Uncertainty and Sensitivity Analysis

Design of detention tanks becomes important to the flooding control and drainage service management of an urban stormwater drainage system (USDS). While the hydrological and hydraulic models and methods have been widely developed in the literature for the optimal design and management of USDS, there is not yet a general methodological framework that is applicable for all practical systems. This is mainly because of various complexities in practical USDS, such as different design objectives (i.e., multi-objective design) and local design criteria and policies, as well as variety of inevitable uncertainties in the system. Previous work by the authors has focused on the first two aspects, in which a viable design framework has been developed and applied for multi-objective optimal design of detention tanks in the USDS under conditions of different local design criteria; and this paper deals with the third factor, aiming to explore and extend further the optimal design methodological framework to USDS with uncertainties. A real-life USDS in China is applied for this investigation. Uncertainty analysis is firstly conducted to characterize the importance of different uncertainty factors considered in the studied system. The uncertainty analysis result is thereafter incorporated into the previously developed multi-objective optimal design framework, in which the Monte-Carlo simulation method is adopted for the stochastic process investigation. The case application and analysis indicate different influences of uncertainty factors in the system to the multi-objective design results of detention tanks (total cost and flooding risk) in the studied USDS. The results and findings of this study are also discussed in the paper for their practical implications to the design and management of USDS.     

黄河苏只水电站金属结构优化设计

简要介绍了青海省黄河苏只水电站引水发电系统、排沙系统金属结构设备的选型和总体布置以及采用叠梁设计、共用门槽等方式,实现一门多用、闸门重叠布置的设计思路和方法,为今后类似工程设计提供了参考.