阶梯溢流坝水流特性数值模拟

采用Mixture模型对阶梯溢流坝气液两相湍流进行模拟,湍流模型分别采用Realizablek-ε模型和RNGk-ε模型.针对非掺气区域的坝面平均速度、边界层厚度沿水流方向的变化以及边界层内速度分布等,进行了水流特性分析,并将两种湍流模型的计算结果与实验结果进行了比较.结果表明,Realizablek-ε湍流模型能够更好地模拟出阶梯溢流坝的水流特性.     

高坝空中挑射水流水力特性及消能机理的研究

本文介绍研究高坝泄洪消能空中挑射水流水力特性及消能机理的重要意义;介绍利用作者研制的挑射水流流速仪,为工程模型试验实测挑射水流沿程流速的情况及成果;并在上述实测成果的基础上进行挑射水流流动规律的分析研究。提出挑射水流空中消能率的计算公式及检验消能效果的其它因素。对挑射水流空中消能机理作了分析研究。     

高流速放空洞阶梯消能特性数值模拟

综合考虑阶梯布置型式、长度,利用3D紊流数值模拟方法,采用VOF方法跟踪自由水面,结合卡基娃放空洞工程的水力学模型试验,对放空洞泄槽段中布置不同型式和长度的阶梯方案,进行了数值模拟研究.研究结果表明,合理的阶梯型式和布设长度,可以改善水流流态,改善沿程的水流压力,显著降低阶梯下游水流流速,消能率随着阶梯布设长度的增加呈非线性增加,采用变长度和变坡型式的阶梯能更快地提高阶梯消能的效果.     

辅助消能工应用于低佛氏数水流消能的试验研究

低水头闸坝工程的一个普遍水力学问题是低佛氏数水流的消能防冲 ,其特点是消能率低 ,为达到较好的消能效果 ,常在消力池中加设一些辅助消能工 .结合沂沭河上某节制闸的消能试验 ,探讨几种辅助消能措施在低佛氏数泄水建筑物中的应用     

阶梯溢洪道不同坡比消能研究

针对实际工程中难以确定阶梯坡比的问题,通过4个水利工程、5个阶梯坡比的模型实验,得出了对工程设计最实用的坡比范围1∶2～1∶3。在相同条件下对4种坡比的阶梯水流进行了数值模拟,进一步论证了上述阶梯坡比的合理性,计算结果直观再现了滑移流中的顺时针水流旋滚,以及旋滚下游水体在剩余阶梯平面长度范围内的贴壁运动,提出的速度分析有助于了解阶梯旋滚消能的成因。研究成果反映出,阶梯坡比小于1∶2,水流旋滚已得到充分发展。在坡比范围1∶2～1∶3内,阶梯消能能够达到60%。坡比超过1∶2,阶梯消能率将明显下降;坡比低于1∶3,消能率增长空间不大。     

阶梯式坝面消能工

本文评介分析了溢洪道阶梯坝面消能工的水力特性与消能效果。研究表明，将传统的曲线型溢流坝面改为阶梯型，可使下泄水流的动能在阶梯坝面上消除７５％～８８％，从而大大改善对坝下河床的冲刷，缩小乃至省去消能塘。这种消能工尤其适用于单宽流量较小的砌石或碾压混凝土重力坝工程。     

水流衔接与消能的试验研究

对景德镇电厂排水电站水流的三种形式的衔接消能方式进行比较试验，通过对试验结果的分析和研究，推荐方案３为选择方案。     

低坝宽尾墩水力特性研究

宽尾墩是一种新型消能工。本文研究表明，低坝上宽尾墩与高坝上宽尾墩一样，也具有消能充分、显著降低跃后水深及减少水跃长度的水力特性，同时也具有自身的水流特点。     

底流式消能工的研究与设计

本文针对影响底流消能工设计选型的几个水力参数作了分析研究,并评介了低佛氏数水跃的水力特性与消能措施。     

台阶式溢洪道消能方式的发展与研究

论述了台阶式溢洪道的流态、掺气和消能等研究成果及现状,指出了其存在问题和发展趋势。     

“V”形台阶溢洪道的消能特性

针对前人对台阶溢洪道的研究多集中在台阶尺寸、布置形式、流态等问题,没有涉及到对台阶本身的形式的研究,提出了台阶形状在平面上呈"V"形的台阶溢洪道的布置形式,并采用三维紊流数值模拟的方法对比研究了"V"形台阶溢洪道和传统的"一"形台阶溢洪道的消能特性,研究结果表明:"V"形台阶后的漩涡尺度较"一"形台阶小,在中轴面上,"V"形台阶无漩涡存在,台阶面上形成三元水流状态;"V"形台阶上的负压区小,中轴面上无负压;在相同的台阶高度及长度以及同样的来流情况下,"V"形台阶的消能率高于传统的"一"形台阶.所提供的台阶形式可供工程参考.     

马堵山水电站溢流坝消能方式再优化试验研究

通过马堵山水电站溢流表孔水工断面模型消能型式优化试验表明,采用矩型宽尾墩＋挑流的联合消能方式可以有效地消杀下泄水流的巨大能量,大坝下游河床冲坑深度明显减小,整体试验表明该消能方式能够有效地减小下游河道两岸回流范围和强度,为设计提供了科学依据。     

某工程溢洪道台阶消能设计优化研究

某水库工程溢洪道采用台阶式消能方式,要求对溢洪道出口体型进行试验优化,以解决其出口消能防冲问题.经反复试验研究,提出了较优消能工方案.运行结果表明,该方案较好地解决了溢洪道出口的消能防冲问题,既节约工程投资,同时也满足了工程安全性能要求.     

改善泄洪放空洞挑流消能效果的试验研究

采用水力模拟方法研究了某水库泄洪放空洞泄流状况及下游消能、冲刷、流态等问题.由于该泄洪放空洞属改建,轴向布置与下游河道边界不相适应,挑射水流入河后顶冲下游河道右岸防护堤,引起强烈的涌浪波动,以致壅高水位并造成流态紊乱,直接威胁堤防.通过分析研究,提出了将挑流鼻坎向左转角32°的优化方案,并采用束窄出口及圆弧扭面衔接的技术,调整挑射水流方向,有效保证了下游消能安全,同时避免了主流顶冲右岸堤防;由于消除了拦沙坎,下游出流平顺,边岸涌浪基本消失,大大降低了下游洪水位,削减了边岸回流强度与淘刷,保证了右岸施工营地的安全.     

双曲拱坝坝顶表孔泄洪消能布置试验研究

为了解决某水电站碾压混凝土双曲拱坝的泄洪消能与下游冲刷问题,采用1∶60的水工整体模型对其泄洪消能布置进行了深入的试验研究,通过方案优选,最终确定中孔采用滑雪道式溢洪道,两边孔采用新型折流器实现了高低坎水流碰撞消能、横向扩散碰撞消能;最大限度地增加了落水面积,充分利用下游河道水体消能,使冲刷深度由原来的30 m左右减至18 m以内,从而较好地解决了该坝的消能冲刷问题。该试验提出的布置方式和消能工可供类似工程参考。     

岩石变形破坏过程中的能量传递和耗散研究

岩石变形破坏的过程是和外界产生能量交换的过程.从理论上分析了用能量方法研究岩石破坏问题的合理性,以及岩石在变形过程中弹性能、塑性能、表面能、辐射能、动能之间相互转化的过程、计算原理、以及对岩石破坏所起的不同作用.并分别从宏观和微观的角度研究了在不同的变形阶段中岩石能量耗散与释放问题.在宏观上,岩石变形前期以弹性应变能的方式存储外界提供的能量,同时又通过损伤演化等向外界耗散能量;变形的后期以剧烈的能量释放为主.微观上,存在多种引起岩石应变硬化和应变软化的机制,岩石存储能量还是向外界释放能量取决于这些微观机制竞争的最后结果,基于此推导了岩石变形中能量的传递方程,用试验研究了能量的转化和平衡,以及耗散能和释放能之间的比例关系.结果表明能量耗散导致岩石强度的降低,而能量释放是造成岩石灾变破坏的真正原因.从能量耗散与释放的观点研究岩石的破坏,可以从本质上把握岩石变形和破坏的物理机理,寻找岩石破坏的真正原因,为实际工程提供参考.     

新型SMA耗能支撑体系

基于已有耗能支撑体系,提出了新型SMA耗能支撑体系,并对装有SMA耗能支撑体系的钢框架结构的动力特性进行了数值模拟。研究了SMA耗能支撑对减小结构顶层加速度、顶层最大位移、层间转角的作用,计算了SMA支撑的耗能作用和滞回特性.研究表明,SMA肘节式和剪刀型耗能支撑体系具有良好的耗能和减震作用,且安装简便.     

结构中地震能量的集中与耗散

本文提出利用刚度的调整将输入结构中的地震能量转移集中于结构不太重要的部位进行耗散。并利用线性随机振动分析和非线性逐步积分的方法对结构的能量分布进行了详细的分析。求出了刚度最优调整值。数值模拟结果表明此方法是非常有效的。