虹吸管内气团流流型时过流能力计算

该文针对非驼峰式正虹吸管道进行了系列试验,量测了不同安装高度、不同水头差时管内呈现气团流流型时的过流能力和截面含气率。试验结果表明,气团流流型下虹吸管道过流能力随虹吸管安装高度的增大而减小,不能采用常规有压管流公式计算气团流流型时虹吸管过流能力。基于试验结果分析了影响气团流过流能力的因素,结果表明气体存在对流动沿程阻力系数影响不可忽略,过流能力计算时不能直接采用单一液相流动沿程阻力系数。不同安装高度时虹吸管内过流面积减小不是导致输水流量减小的唯一因素,除了考虑过流面积减小对过流量的影响外,还应考虑含气率大小引起的μ_0或λ变化对流量的影响。结合试验结果和数值分析,推导出适用于气团流流型下伪空化现象明显、安装高度不大于8 m的水平管段较长考虑含气率大小的虹吸管流量系数计算公式,修正和完善了有压管流过流能力计算公式,经检验公式计算误差小于±7%。     

深沟大跨度倒虹吸工程中的若干问题

流量大，深沟大跨度的倒虹吸工程，在丘陵山区长距离输水工程中经常出现，此类工程水力学问题很复杂，不可忽视，本文主要反映引黄工程中北干源于河１＾＃倒虹吸水力学试验中出现的一些主要问题以及处理措施，其中（１）倒虹吸进口的前池的水流波动及稳定措施；（２）倒虹吸空管时不同充水流量的流态及其安全措施；（３）倒虹吸管的水头损失。     

大型输水渠跨渠桥梁墩柱导流罩及现场试验研究

为解决南水北调中线工程在加大流量输水期间出现跨渠桥梁密集段水位壅高、影响工程输水能力问题，选 取双洎河倒虹吸-梅河倒虹吸约 13.233?km 渠段为输水试验段，以试验段内 5 座典型桥梁为试点，运用流体力学理 论进行流线型导流罩基础体型与结构设计并对设计方案进行比选优化，运用数值模拟及原型观测试验研究方法 进行桥梁墩柱导流罩应用效果研究。通过原型观测试验，分析验证 5 座桥梁加装导流罩后试验段的流态及过流 能力。结果表明：5 座桥梁安装导流罩后，桥梁墩柱附近流态显著改善，试验段水头损失减少 64.4%，综合糙率减 少 8.0%，试验段内过流能力提高 8.71%。研究成果可为长距离明渠输水工程中已建桥梁墩柱加装导流罩体型设 计以及附近流态原型观测方法提供参考与技术支撑。     

输水渠道冰盖增厚物理模型试验相似律研究

随着南水北调中线工程冰期输水相关问题研究的深入,理论研究成果亟需物理模型试验和原型观测数据的支持和验证,由于原型观测难度较大,且影响因素不可控,物理模型试验方法成为解决冰水力学问题的有效途径。现在国内外学者开展冰水力学模型试验的成果基础上,结合冰水力学理论研究成果,对以冻结模型冰为试验材料的输水渠道冰盖增厚物理模型试验相似律展开研究,并通过物理模型试验进行了验证。研究表明:冰凌下潜临界流速的比尺为λ0.5,水力加厚冰盖沉积厚度的比尺为λ,均遵循重力相似准则;对于力学加厚冰盖,由于冰凌黏结力不遵循重力相似准则,结冰期需设法控制黏结力;融冰期可按照重力相似准则设计,但需控制环境温度在结冰点以上,以减小冰凌间的黏结力;因此输水渠道冰盖增厚物理模型试验宜采用冻结模型冰为试验对象,试验应按照重力相似准则进行设计。     

虹吸在长距离输水管道中的应用

长距离输水工程一般要跨越地形复杂的高地,介绍了为充分利用水力条件、合理利用地形而采用虹吸管的设计思路。通过对输配水管道跨越高点敷设,管道中虹吸的计算与分析,引出管道高点排气与虹吸利用的矛盾,提出了利用真空泵解决问题的方法。     

倒虹吸工程水力学模型试验

为研究大型倒虹吸水力特性,通过新疆北部某倒虹吸工程1∶16的水工模型试验,对不同运行工况下倒虹吸过流能力、水流流态及压力分布等问题进行研究。试验结果表明,水头损失实测值与设计计算值较接近,满足设计要求;在设计流量下管道最大压力位于倒虹吸管最低段末端且小于设计值;但充水过程中,流量由13m3/s增至15m3/s时,发现上游进水口有间歇性立轴漩涡形成。为了保证工程的正常运行,建议对上游沉沙池与消力池之间渠道进行优化。     

南水北调中线工程跨河建筑物堰子河倒虹吸工程模型试验研究

南水北调中线工程总干渠跨河建筑物规模较大,此类水工建筑物对原有河流输水输沙的影响是一个普遍的问题.通过对跨河建筑物中的堰子河倒虹吸工程河工模型试验研究,表明工程兴建后,倒虹吸工程上游水位壅高,流速沿横向分布更均匀,工程上下游的流态与倒虹吸工程布置有关,各级流量下的泥沙均能顺利通过倒虹吸管输送到下游,不会产生明显淤积或堵塞现象,可满足设计要求.     

长距离输水洞分水口模型试验及过流能力研究

水力学模型试验是验证过水建筑物设计合理性的重要方法之一。基于流体力学和水工模型理论对山西中部引黄工程输水洞分水口开展了模型试验研究。验证了总干隧洞、西干和东干支洞在闸门不同开度下的过流能力、流量分配;给出了闸门与闸前水面线高度的相互关系。结果表明:东西干闸门开度分别为0.60 m和0.56 m时能保证输水能力,并满足东西干流量分配;闸门启闭速率与闸前水位呈负相关。研究成果对无压输水隧洞分水口过流能力研究具有重要理论意义,并对闸门启闭和系统调度具有实际参考价值。     

大型管道输水系统充水过程滞留气泡对输水能力的影响

通常认为长距离大型管道输水系统充水过程中,滞留气泡对系统的高效输水和安全运行有重要影响。为了评估滞留气泡对输水能力的影响,首先对影响管道输水能力的因素进行敏感性分析,并基于气体热力学原理,建立原型、模型之间气泡的几何比尺关系,为评估滞留气泡对输水能力的影响提供理论依据。针对南水北调中线北京段西四环暗涵的现有通气孔设计,结合模型试验结果,分析了原型中滞留气泡对输水能力的影响,认为在现有通气孔布置的情况下,原型中滞留气泡对管道流量或输水能力的影响小于模型中测量所得的1.07%,在实际工程运行中可忽略。     

低水头大流量倒虹吸工程总体布置中几个问题的研究

通过南水北调中线工程淇河渠道倒虹吸模型试验，对低水头大流量倒虹吸工程总体布置中的几个问题进行了研究，结果表明，控制闸宜设在上游，流态稳定，水流条件好，倒虹吸管进口不需要设置通气孔，也没必须使倒虹吸进口顶缘低于倒虹吸管通过最小流量时进水口前的水位，该项研究成果在南水北调中线工程和平原地区低水头大流量倒虹吸管的设计与运用中有一定的推广价值。