虹吸井溢流堰跌水掺气浓度数值模拟探索研究

滨海电厂排水虹吸井溢流堰跌水掺气是造成受纳海域泡沫污染的重要因素之一,掌握虹吸井段跌水掺气浓度对研究排水消泡措施具有重要意义。鉴于掺气试验物理模型相似性、复杂水流条件下掺气浓度测量精度、模型试验周期和成本等问题,虹吸井物理模型试验具有一定的局限性。随着计算流体力学软件发展成熟,数值模拟方法逐渐成为研究复杂流动的有效工具,且可进行多方案分析计算,对物理模型试验具有指导、补充作用。本文采用FLUENT软件结合VOF模型与标准k-ε模型对虹吸井溢流堰跌水掺气问题进行了数值模拟。通过与物理模型试验结果的对比分析,显示有较好的拟合性。在此基础上,计算分析了虹吸井溢流堰下游不同过流量、不同潮水位和不同跌水高度的掺气浓度变化。计算结果证明此方法可在一定程度上反映掺气浓度的变化规律,并可为不同工程方案掺气程度对比研究提供依据。     

跌水建筑物水力计算及分析

通过对跌水建筑物控制堰跌口宽度、跌水消力池水力计算原理及方法进行分析,对消能计算经验公式及水跃方程公式进行比较论证,认为水跃方程根据动量定理推导而出,理论依据充分,成果可靠,而经验公式缺乏理论支撑,与水跃方程公式计算成果相差较大,建议跌水建筑物水力计算宜选用水跃方程公式。最后通过工程实例,计算确定跌水控制堰跌口宽度、消力池池深、池长参数,供读者借鉴。     

大亚湾核电站虹吸井堰后的水力过渡问题

通过对广东大亚湾核电站虹吸井溢流堰堰后的跌水现象进行分析，论述了面流在自由跌水出流的条件下，堰后的水力过渡问题和应采取的对策，以避免今后设计出现类此水力状况，为项目改造的可行性、工程的实用性和对环境的适应性提供设计范例。     

倒虹吸进水口水跃分析及处理

倒虹吸在小流量运行条件下,由于水头损失小,进水口尾水位高程将会低于上游渠道或进水池水位高程,发生跌水、水跃等不良流态,不利于倒虹吸管道运行。文章针对倒虹进口水跃发生的原理进行分析,得出水跃是由于进口水流不淹没、发生远驱式水跃导致的结果,并据此提出在满足工程安全运行及经济合理性条件下的工程处理措施。     

某核电厂循环水系统虹吸井模型试验研究

通过对某核电厂循环水系统虹吸井水力模型试验,分析研究在排水流量、潮位和堰顶标高变化时对排水虹吸井的水力特性、水力要素的影响程度,以及在不同方案时溢流堰、虹吸井内堰后流道型式的水力特性与水头损失。结果表明该虹吸井溢流堰堰顶高程为-1 m时可以满足不同工况下泄流要求,流速分布较均匀;高程为-0.5 m时虹吸井溢流堰上下游水位差较大,水流紊动激烈;高程为-1.5 m时平均低潮位下虹吸井泄流为淹没出流,不利于虹吸井泄流。对于虹吸井溢流堰堰顶高程为-1 m的方案,设计基准洪水位DBF(Designed basis flooding)工况下安全排水流量为46.3 m~3/s。     

台山发电厂一期工程1#、2#机组虹吸井水力试验研究

通过对台山发电厂一期工程1#、2#机组虹吸井的各种溢流堰堰型的过流能力及堰后水流流态的试验研究，对溢流堰堰型、堰上水头进行选择，优化虹吸井几何尺寸，求出堰顶作用水头H与过堰流量Q、下游水位Z的变化关系，提出工程量少、投资省、施工方便的虹吸井溢流堰布置方案，为电厂循环供水工程设计提供充分可靠的依据，对今后火力发电厂虹吸井溢流堰堰型的选择具有重要的参考价值。     

大坳拦河闸闸后消力池连接段预警曲线的建立和应用

通过对大坳拦河闸闸后消力池连接段稳定分析,建立了预警曲线.分析计算表明,常规上不考虑水跃因素是偏于危险的,考虑水跃是非常必要的.并在实际工程安全管理中得到应用,可为类似工程安全管理提供参考.     

实用堰和薄壁堰在核电厂虹吸井设计中的应用研究

通过分析实用堰和薄壁堰的堰型特点,结合某核电厂的实际情况,分别进行计算分析,进而选出最优的虹吸井堰型。     

虹吸井和排水口泄流三维数值模拟及堰型优化

采用k-ε湍流模型封闭Reynods方程及VOF法追踪自由水面,对南迪普火电厂虹吸井和排水口的排水过程进行了三维数值模拟,其结果与模型试验结果吻合良好,表明三维数学模型用于虹吸井和排水口泄流模拟是可行的。在此基础上,针对原设计方案虹吸井溢流堰泄流偏于一侧、流速分布不均匀等缺点,分析了迷宫堰取代原方案折型堰后的流态,经三维数值模拟验证,迷宫堰堰上过流量及堰后流速分布基本均匀对称,是一种较为理想的堰型。     

多级跌水消能的消能工计算与试验研究

在某工程对原设计消能工进行水工模型试验的过程中,多级跌水消能的跌落水舌长度由公式计算的长度,与试验实测的长度有偏差,导致各级消力池的水跃淹没度均偏大,使消能作用减弱,在试验中对各级消力池尾槛进行优化,改善了各级消能工的消能效果。     

平底槽二元水跃长度公式的比较

利用水跃消能是泄水建筑物消能措施中最常见的一种。二元完全水跃的主要特征值是:水跃的高度、长度和消能效率。这些资料为决定消能塘和翼墙工程布置的基本根据。水跃的水力计算虽早为水工技术人员所熟悉,但在水跃长度的计算方面,现有各家公式     

灌区建筑物出流消能的水力学问题

一、问题的提出我市是辽宁省商品粮基地之一,仅水田面积就有62万亩。在全市大、中、小7座灌区内修建的节制闸、泄水闸、跌水、渡槽、倒虹吸等建筑物1,000余座。这些建筑物出流消能计算都是依据国内现行规范设计的,经计算座座建筑物出流都满足淹没式水跃的要求(底流消能),且多数不需要设置消能池。既是如此,在设计时也按规范设置构造消能池,按理已足够安全了。但实际上,除了倒虹吸外,座座建筑物下游都有轻重不同的冲刷破坏,而且几乎     

泄水陡坡后消力池的水跃特性数值模拟

水跃消能是水利工程中经常采用的消能形式,国内外许多学者对水跃进行了大量的研究。在工程实践中发现,泄水陡坡后消力池内水跃的水力特征值与规范方法计算得到的值有较大差异。通过对不同坡度的陡坡后消力池内水跃特性进行数值模拟,结合室内模型试验,分析了陡坡消力池内陡坡坡度与水跃长度的关系,并对比了数值模拟所得的水跃长度值与经验公式及模型试验结果。研究结果表明,数值模拟结果与实测值相对误差较小,经验公式的计算结果误差较大。因此,在今后实际工程设计中,可通过数值模拟的方法对陡坡后消力池长度进行初设。     

引江济淮工程江淮沟通段杨大庄跌水三维数值模拟研究

为解决引江济淮跌水、跌井汇流口水流水力特性模拟问题,采用基于 VOF 法的 RNG k-ε 双方程紊流数学模型对杨大庄跌水工程进行三维数值模拟研究,通过计算结果与已经完成的水工模型试验结果相对比,验证该模型模拟杨大庄跌水工程水流的水力特性的可行性。 研究结果表明：通过合理的处理网格及计算参数,杨大庄跌水水流入渠的流态、流速分布及水位数值模拟结果整体与试验值吻合较好,说明利用该模型模拟杨大庄跌水工程水流的水力特性是可行的,数学模型可用于指导和解决类似工程问题。     

密排加糙床面消力池自由水跃跃长计算

水跃长度作为消力池设计的重要参数,对消力池安全稳定以及经济合理的影响效果显著。通过建立水跃区水体质点的运动方程,研究密排加糙床面消力池水跃旋滚长度和水跃长度的变化规律,提出了水跃旋滚长度和水跃长度计算的理论方法,并根据已有文献的试验数据对所推公式涉及的物理参数进行率定。计算研究结果表明,密排加糙床面消力池水跃旋滚长度和水跃长度均随跃前断面弗劳德数、跃前断面水深和水跃共轭水深比的增大而增大,随着床面当量粗糙高度的增加而减小。经验证发现,水跃旋滚长度和水跃长度的计算值与实测值接近。     

宽顶堰虹吸井在电厂直流供水系统中的应用

针对火力发电厂直流供水系统中虹吸井各部分尺寸的确定，为优化虹吸井的结构布置，通过算例，介绍双泵运行、系统流量为5.01m3/s，以及单泵运行、系统流量为3.06m3/s两种工况下，分别按照薄壁堰和宽顶堰两种方案进行计算比较的结果。指出：①宽顶堰虹吸井与薄壁堰虹吸井相比较，除具有提高虹吸利用高度和节省工程造价的缺点外，也存在计算理论模型不如薄壁堰虹吸井明确，以及不同工况流量下其虹吸井内水位波动较大的缺点；②宽顶堰虹吸井和薄壁堰虹吸井各自的优缺点是相对的，在不同工程中其适用性有所不同。     

陡坡后消力池内水跃的数值模拟

利用三维RNG k-ε紊流模型和体积率(VOF)跟踪自由水面的方法,对4种不同工况、相同坡角的陡坡后消力池内的水跃特性进行了数值模拟,并与模型试验结果进行了对比.结果表明,不同工况下消力池内水面线特征、流速和水跃长度与模型试验吻合较好,陡坡后消力池内淹没水跃长度大于自由临界水跃长度.同时,数值计算与试验结果均表明,陡坡后消力池内水跃长度不能按照平底矩形水跃长度计算公式进行计算,必须考虑淹没度的影响,从而有效避免陡坡后消力池设计中的不足.     

黑河河道气动闸人工湖库尾跌水工程设计方案探析

黑河城区段生态治理通过疏浚固定河道行洪,关键节点筑坝成湖,沿河创造出水面增添自然景观,治理后原河床与人工湖尾衔接段形成5.68m高差。为保障防冲安全和景观工程的需要,根据湖底防冲刷要求,分别以陡坡跌水、实用堰跌水、多级跌水3种方案开展跌水消能防冲设计,择优选取最佳工程设计方案。     

考虑壁面阻力水跃共轭水深的计算方法

根据前人对附壁射流区流速分布和壁面切应力的研究成果,通过边界层的动量积分方程研究水跃区的边界层发展和壁面阻力系数的计算方法,通过动量方程研究考虑壁面阻力时的水跃共轭水深的计算方法。研究表明:水跃区的边界层厚度沿程增加;壁面阻力系数是水跃旋滚长度、跃前断面水深和弗劳德数以及水流运动黏滞系数的函数;水跃共轭水深比是跃前断面弗劳德数和壁面阻力系数的函数。提出了水跃区水流边界层发展、水跃旋滚长度和壁面阻力系数的计算公式,并将壁面阻力系数用于计算水跃的共轭水深。通过F.G.Carollo和W.C.Hughes的试验资料对公式进行验证,证明提出的公式形式合理、考虑参数全面、计算简单、具有足够的精度。     

加糙消力池共轭水深和水跃长度的试验分析

在总结国内外加糙消力池水力特性研究的基础上,给出密排加糙消力池的共轭水深和水跃长度的计算方法.根据W-S-Hughes等对密排加糙消力池共轭水深和水跃长度的试验资料,利用量纲和谐原理研究密排加糙消力池的水跃方程和水跃长度随弗劳德数、跃前断面水深、跃后断面水深和壁面粗糙度的变化规律.结果表明:密排加糙消力池的共轭水深随着跃前断面弗劳德数的增大而增大,随着壁面粗糙度的增大而减小;水跃长度也是跃前和跃后断面水深、跃前断面弗劳德数和壁面粗糙度的函数;水跃区的消能率随着壁面粗糙度的增加而增加.提出了密排加糙消力池共轭水深和水跃长度的计算式,并用其他学者已有试验资料验证了计算式的可靠性.