水电站进水口渐变段局部水头损失研究

为研究水电站进水口渐变段局部水头损失,分别针对渐变段长度、隧洞长度和圆形隧洞直径三个影响因素,采用CFD方法模拟了15种进水口渐变段,进行数值分析。在此基础上,通过量纲分析研究了水电站进水口渐变段水头损失的敏感性。结果表明:水电站进水口渐变段局部水头损失与渐变段长度、隧洞长度和圆形隧洞直径有关;渐变段长度、隧洞长度对局部水头损失影响较小,而隧洞直径对局部水头损失影响较大。研究结果可为水电站进水口渐变段设计计算提供参考。     

老挝某电站进水口水力学数值模拟

进水口是水电站引水系统的重要组成部分,设计应保证进水口水流顺畅、进流匀称及流态平稳,并尽量减小水头损失。以老挝某水电站设计为依托,对进水口进行三维水力学数值模拟,分析进水塔前预留岩埂的高度变化对进水口流态的影响,通过结果分析出电站进水口处预留岩埂高度为5m时,对电站运行及水头损失影响较小,优化现场实际施工工程量,对优化设计具有一定的指导意义。     

电站进水口的水流数值模拟分析

采用k-ε紊流数学模型对电站进水口水流进行了三维数值模拟。模型利用有限体积法对方程进行离散,采用对压强初始值依赖性不强且收敛性较好的SIMPLER数值方法,自由表面采用VOF追踪模拟法。结果表明:计算得到的流态、流速、压强及水头损失等水力要素与物理模型试验成果吻合较好,这说明所建立的模拟大区域复杂进水口水流的方法是可靠的,可为类似工程设计、计算提供参考。     

输水渠道中桥墩受水流冲刷的数值模拟研究

以恰木萨水电站工程为研究对象,通过目前模拟水气两相流较成熟的数值模拟方法进行分析,即采用标准k-ε计算模型进行求解,结合水气两相流VOF法,对水电站引水渠道及桥墩的三维水气两相流进行了数值模拟,探究渠道水流通过桥墩时发生的水流流态的变化,通过渠道压力场的变化,得出了桥墩受水流冲击力,为复核桥墩强度提供了理论依据,进行桥墩强度验算过程中直接采用此文成果。     

糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水研究

进水口分层取水是减免水电站发电下泄低温水体对下游生态环境不利影响的有效措施。结合澜沧江糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水的工程实例,通过水力学数值分析和水力学模型试验,叠梁闸门激流振动数值分析和模型试验等,叠梁门分层取水有效提高了下泄水体水温。糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水是可行和适用的,使水电站的建设与水生生态和谐发展。     

分层取水式电站进水口水力特性数值模拟研究

为了研究水电站分层取水式进水口的水力特性,以亭子口水电站工程为例,建立分层取水式进水口三维数学模型,采用六面体结构化网格,精细模拟了叠梁门分层取水式电站进水口的固壁边界,对流速分布、水头损失等水力特性进行了研究。计算结果与物理模型试验结果吻合较好。依据研究结果,可优化进水口体型参数,对保证电站安全高效运行具有重要意义。     

龙抬头泄洪洞水力特性的数值模拟

以某水电站泄洪洞为研究对象,结合大比尺水工模型试验,采用RNG k-ε数值模型,利用VOF法追踪自由液面,对龙抬头泄洪洞的流场进行了三维水力特性的数值模拟,并提出2种增加掺气设施的修改方案.结果表明:数值模拟结果与水工模型实测值吻合较好,该方法可以较好地模拟三维流场;增加掺气设施后可以有效地减轻下游反弧段的空蚀破坏.     

水电站虹吸式进水口工作过程CFD模拟

采用RNGk ε湍流模型和CFD软件对水电站虹吸式进水口的虹吸形成过程(含抽真空过程)和虹吸破坏过程进行数值模拟研究,分析了虹吸管道内压强、流速、水气界面的分布及其变化情况。研究结果表明:虹吸式进水口工作过程中驼峰顶部的压强值最低;抽真空速度与压力波动幅度成正比;虹吸破坏后驼峰两侧水体平稳性存在较大差异。     

低水头电站导墙布置对进水口流态的影响

以某低水头水利枢纽电站工程布置为实例,首先采用物理模型的方法,观测分析了导墙布置对电站进水口流态的影响,并针对导墙附近形成的局部漩涡予以理论分析,提出导墙附近漩涡的形成规律;然后利用标准k-ε紊流模型对各工况进行了数值模拟,在此基础上,进一步从三维流态、断面流速分布及紊动能等方面,分析了影响电站进水口流态的因素,即在水力要素一定的情况下,导墙长度对进水口断面流速分布存在一个临界长度,为今后其他工程电站导墙布置提供了参考,有一定的借鉴意义。     

糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水研究

对糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水的水力特性、流激振动、下泄水温等进行了数值分析、模型试验研究,论证了糯扎渡水电站进水口采用叠梁门分层取水是合适的,且叠梁门分层取水能有效提高下泄水体水温,是促进水电开发与水生生态环境和谐发展的有效措施之一。     

峡口塘水电站泄洪雾化数值模拟计算研究

为了预测峡口塘水电站泄洪雾化的影响范围,建立了相应的数值计算模型,利用江垭水电站泄洪雾化的原型观测资料对数值模型进行验证,计算结果与原观资料基本一致,表明该数值模型是合理的。利用验证的计算模型对峡口塘水电站5种不同工况下泄洪雾化进行预测,计算结果表明无风以及纵向风速15 m/s条件下,各级工况右岸电厂以及下游交通桥均位于毛毛雨区(10 mm/h~0.5 mm/h)外,未受到雾化降雨的影响,而坝下200 m范围内左右两岸边坡均处于暴雨区,受雾化降雨影响较大。     

杨房沟水电站截流进占水力特性数值模拟分析

为分析比选杨房沟水电站截流工程进占方案,通过建立相关三维数值模型,采用水力模拟计算技术对单戗堤单向及双向立堵进占方式的水流条件进行了计算,并将单向立堵进占数值模拟计算结果与物理模型试验结果进行了对比分析。结果表明:三维数值模拟与试验结果较为吻合,计算结果偏于安全;同时指出在现场条件允许的情况下,双向立堵进占能够有效降低该工程截流难度。     

小石峡水电站溢洪道消力池结构优化的三维数值模拟

以新疆小石峡水电站为例,采用FLUENT软件、RNGk-ε紊流模型及VOF方法相结合处理了自由水面,并对溢洪道的流场进行了三维数值模拟,得到了优化溢洪道在设计流量1 856.2 m3/s时的泄流流态,并将消力池段自由水面线、底板压强、断面流速与模型试验结果进行了比较,结果表明数值模拟结果与模型试验结果吻合较好。     

冶勒水电站超深覆盖层防渗墙应力变形性状的数值分析

应用邓肯-张非线性弹性模型和双屈服面弹塑性模型，计算了冶勒水电站大坝和超深覆盖层中防渗墙的应力变形性状，分析了防渗墙垂直缝、防渗墙顶部垫座分缝、防渗墙底部残渣和防渗墙槽段间施工缝参数对防渗墙应力变形性状的影响。     

库什塔依水电站导流兼泄洪洞底流消能设计的数值模拟

库什塔依水电站导流兼泄洪洞出口消能根据地形条件采用底流消能工消能。通过采用RNG k~ε模型模拟湍流,利用VOF法追踪自由水面,对通过物理模型试验最终确定的消力池及其辅助消能工体形进行三维流场数值模拟计算,并将物理模型试验结果与数值模拟计算结果进行对比,分析表明两者吻合较好,其结果可以为底流消能体形优化设计提供依据。     

平班水电站右岸滑坡流形元法数值模拟

本文简要介绍了新近发展起来的流形元数值方法,并编制了用户界面友好的计算机程序。应用流形元法对广西平班水电站右岸实际滑坡进行了数值模拟,取得了与实际滑坡破坏监测数据一致的结果。     

岩滩水电站水轮机转轮分析对比

广西岩滩水电站一期工程装有4台混流式水轮发电机组,总装机容量1 210 MW,水轮机模型为A286a,1995年全部建成发电;2003年将3号水轮机改造为A773a模型转轮,之后陆续将另外3台机组水轮机全部更换为A773b模型转轮。于2010年10月动工的二期扩建工程装机2×300 MW,水轮机模型为A964,二期首台机组于2013年11月25日投入商业运行。文章对岩滩水电站不同的水轮机转轮进行分析对比,探讨水电站设计时影响水轮机转轮选择的重要因素。     

直埋式蜗壳三维非线性有限元静力计算

直埋式蜗壳具有明显的优势，但在我国迄今尚无实际的工程应用。三峡右岸电站15#机组蜗壳拟采用直埋式方案，蜗壳结构的可靠性、机组运行的稳定性等都需得到数值计算和模型试验的验证。为此，本文运用钢筋混凝土弹塑性断裂损伤模型对该蜗壳结构进行了三维非线性有限元分析，得到了钢材的应力、混凝土损伤范围、混凝土裂缝宽度和结构位移。计算结果表明，直埋方案从强度上可以保证蜗壳结构的安全，若能采用适当的工程措施，将混凝土裂缝宽度限制在规范限定的要求以内，那么三峡右岸电站15#机组蜗壳采用直埋方案是完全可行的。     

官地水电站尾水调压室与尾水洞连接岔洞的体型优化研究

对于首部式开发的水电站,其尾水系统水头损失直接关系到长期运行的经济效益。本文应用计算流体力学技术(CFD)对官地水电站尾水系统局部布置与结构体型进行数值模拟,开展三维流场计算与分析,得到其水头损失和流态,确定设计方案;然后进行模型试验,并对比分析数值计算和模型试验结果,证明三维流场计算结果的可靠性。采用三维流场计算可进行方案对比及体型优化并得出较优的尾水(引水)系统体型,可以为一些无法进行模型试验的工程提供设计依据。     

基于SPH方法挑流水舌的数值模拟研究

以数值模拟挑流水舌的运动特性为目标,采用光滑粒子动力学方法,根据水气两相流的运动规律,建立掺气水舌的SPH数学模型,根据空气阻力的作用特性和自由表面判据,得到了空气阻力的计算关系式,提出了掺气水舌的SPH数值解法。针对桓仁水电站泄洪雾化,进行了掺气水舌的SPH数学模型实例研究,所得到的光滑粒子运动图像刻画了挑流水舌与空气的相互作用,模拟了挑流水舌的掺气过程,并得到了掺气水舌的厚度和速度随其曲线长度的变化关系。结果表明,桓仁水电站挑流水舌的外缘挑距模拟值为82.2 m,原型观测数据为80.2 m,计算误差为2.49%。掺气水舌的挑距模拟值与其原观值基本一致,证明了掺气水舌SPH数学模型模拟挑流水舌运动的有效性和可靠性。