调压井在复杂泵系统水锤防护中的应用

以山西省引黄入晋抽水系统为研究时象．建立了复杂抽水系统水力过渡过程计算的边界条件数学模型，并对以调压井和可控间作为防护手段的抽水系统事故停泵水力过渡过程进行了计算，提出了调压井稳定要求的经济断面．大量计算表明，有效地设置调压井并合理地确定可控阀的关阀程序，可避免抽水系统中水柱分离的产生，同时将压力管道中水锤压力的升高限制在允许的范围内．     

调压井在复杂泵系统水锤防护中的应用

以山西省引黄入晋抽水系统为研究对象，建立了复杂抽水系统水力过渡过程计算的边界条件数学模型，并对以调压井和可控阀作为防护手段的抽水系统事故停泵水力过渡过程进行了计算，提出了调压井稳定要求的经济断面。大量计算表明，有效地设置调压井并合理地确定可控阀的关阀程序，可避免抽水系统中水柱分离的产生，同时将压力管道中水锤压力的升高限制在允许的范围内。     

首尾直接连接的长隧洞梯级水电站引水发电系统水力过渡过程模型设计

首尾直接连接的梯级水电站可以节省后级电站的首部枢纽建筑，前级电站的尾水通过一段无压隧洞直接进入后级电站的发电引水隧洞。采用这种布置方式的两梯级水电站的引水发电系统水力过渡过程参数需要通过模型试验确定，首尾直接连接使得长隧洞梯级水电站引水发电系统水力过渡过程模型试验约束条件增加，模型设计和试验分析复杂。推导了首尾直接连接的长隧洞梯级水电站引水发电系统水力过渡过程模型试验应满足的相似条件，对模型比尺选择及相似问题进行了探讨，并以工程实例介绍了首尾直接连接的梯级水电站引水发电系统水力过渡过程模型设计及试验方法。     

过渡过程中尾水管进口压力分布模型试验

以水布垭电站为依托,针对水轮发电机组尾水管进口动水压力问题进行了带机组模型试验,试验采用正态模拟,进行了100%流量、部分流量及下游不同水位等一系列研究,并对工况D3进行了恒定流三维计算,结果表明尾水管进口断面压力在恒定流及过渡过程中均呈不均匀分布,此外对其原因进行了分析,研究成果对水电站设计和研究具有一定的参考价值.     

发电机电磁过程对带孤立负荷运行的水电站过渡过程的影响

在水电站引水发电系统过渡过程研究中,一阶发电机模型未能反映电磁过程的影响,而三阶和五阶模型中计入电磁过程,能更好地模拟引水发电系统的过渡过程.在建立水力、机械、电气系统联合仿真模型的基础上,研究分析了使用一阶、三阶、五阶发电机模型时电站的小波动过渡过程.结果表明:使用一阶发电机模型的过渡过程与三阶、五阶模型的结果有较大差别,三阶模型与五阶模型的结果十分接近,即在水电站过渡过程中应考虑电磁影响.在长引水式水电站过渡过程中,一阶模型与三阶模型的差别更大.     

水电站尾水位波动对机组稳定运行的影响

水利枢纽泄洪消能对水电站尾水洞出口水位的扰动为设计和运行提出了新问题.利用水工模型试验的尾水位波动测试结果作为边界条件,采用水电站过渡过程的分析方法进行数值仿真模拟,探讨了枢纽泄洪造成的水电站尾水位波动对机组稳定运行的影响.     

平面闸门有压出口段突扩突跌三维流场数值模拟

高水头平面闸门后接平坡明流段,且出口采用突扩突跌的掺气设施,其水力特性复杂,实际工程中研究及运用较少.结合设计采用该形式的龙开口水电站冲沙底孔,应用标准双方程紊流模型和VOF多相流方法对其流道流场进行了三维数值模拟,对闸门出口突扩突跌段特性、平坡泄槽段水力特性进行研究,并将部分结果与模型试验成果进行比较,两者符合较好.通过数值模拟与模型试验相互验证对其体型进行优化,提出闸门段压力分布均匀的出口收缩方式、出口加挑坎的跌坎掺气体型,在平坡泄槽上取得了良好的掺气效果,为工程设计提供参考.     

长引水系统水电站水力过渡过程仿真分析

针对长引水系统水电站在负荷变化时的安全问题,以压力管道非恒定流微分方程和特征线法为基础,基于MATLAB平台中SIMULINK方法,建立了一管四机的长引水系统水电站数值仿真模型,并对木扎提水电站水力过渡过程进行了仿真模拟,确定了调压室最高、最低涌浪,机组最大转速上升率及蜗壳进口最大压力。结果表明:在不同机组组成的电站系统中,大机组是水力过渡过程中的控制因素。     

水力连续排沙工程的设计和研究

本文旨在利用螺旋水流的水头横向推移沉沙,导致水力连续排沙使工程的设计趋于简化。结合水工模型试验,得到水力连续排沙工程的设计,适用手水电站及灌溉系统的引水防沙。     

不对称引水系统双调压井涌波研究

在无阻尼的假定下,建立并求解了不对称引水系统双调压井涌波的二元二阶微分方程组.研究表明:双调压井涌波存在两个波动频率,任意一个调压井涌波波动为两个波函数之和,而涌波波幅与引水系统水力参数、涌波方程的初始条件有关.以某电站为例,采用两机组导叶瞬间关闭的假定处理初始条件,研究调压井涌波波幅与引水系统水力参数的关系,揭示了不对称双调压井引水系统控制工况下,小机组对应的小调压井涌波波幅在一定范围内并不随着调压井面积的增加而减少的特殊现象.提出不对称引水系统双调压井的面积设计还应根据涌波波幅与调压井面积的变化曲线、避开使得调压井涌波波幅较大的区域的观点.     

含水工构筑物的山区河流二维流场数值模拟

为了耦合水工构筑物（堰,坝等）与山区河流平面二维流场,基于三角形网格有限体积法,建立一个将水工构筑物作为内边界条件的平面二维洪水演进模型,并利用好溪江梯级电站河道段的地形和水文监测资料对此模型进行验证.模拟结果表明：该模型可以有效模拟水工构筑物的过流,具有良好看数值稳定性和计算精度.     

渔子溪水电站水轮机技术改造

根据渔子溪水电站的实际参数，采用数值和实验研究，提出了改造水轮机过流部件的方案，改造后的水轮机，改善了叶片的空蚀和机组运行的稳定性，提高了水轮机效率，增大了机组出力。     

某电站变顶高尾水洞水力工作特性模型试验研究

通过水力学模型试验,研究一种新型尾水洞变顶高尾水洞在各种下游水位时的水力工作特性.试验结果表明,变顶高尾水洞能够取代尾水调压室,且保证调保参数满足规范要求.     

时间尺度对梯级水电站发电调度建模准确度影响分析

随着梯级水电站的陆续建成投运,梯级水电站开展联合精细化调度的相关研究,如：模拟长系列径流资料提取调度规则、历史运行过程的优化调度水平精确评价等,对确定性径流情景下梯级水电站联合调度精细化模拟提出了新需求。然而,传统的梯级水电站精细化调度建模研究多集中在水电站水电能转换关系、梯级水电站间水力联系的精细化模拟等方面,关于模型时间尺度对模型准确度影响的研究较少。在确定性径流情景下,模型时间尺度也是影响调度模型准确度的关键因子之一,且其对模型准确度的影响受其他诸多因子的扰动,呈现复杂的关联关系。因此,从理论分析和实例分析2个方面,研究了确定性径流情景下时间尺度对梯级水电站发电调度建模准确度的影响。本文运用控制变量法及逐步逼近的思想分析并推导了影响不同时间尺度调度模型准确度的关键因子,确定了弃水量计算偏差、径流量大小、径流期内变化及初末水位差等关键因子,并定性分析了上述关键因子扰动下模型时间尺度对调度模型准确度的影响。在此基础上,针对金沙江下游梯级水电站实例,以理论分析成果为基础,运用工况设定-模拟计算-结果统计分析的方法,对金沙江下游梯级水电站不同调度期下不同时间尺度模型准确度进行了定性、定量分析,进而依据上述分析结果建立了金沙江下游梯级水电站多尺度发电调度模型。模拟结果一方面证明了理论分析结果的正确性;另一方面表明所构建的多尺度发电调度模型能够较为准确地反映水电站实际工况,且同时能有效减小调度问题的规模,为梯级水电站的调度规则提取、历史调度评价等提供切实可用的发电调度模型,同时,可为大规模梯级水电站群联合调度问题的降维求解提供新思路。     

轴压水压耦合作用下裂隙砂岩蠕变特性

在水利水电、水底隧道等岩土工程建设中,伴有初始损伤的岩石材料长期处于轴压水压耦合环境下,严重影响岩土工程的长期稳定性。为了保证处于轴压水压耦合环境下岩土工程的长期稳定性,以预加载制备的裂隙砂岩岩样为研究对象,利用特制的流固耦合多通道岩石流变系统,开展轴压水压耦合作用下裂隙砂岩单级加载蠕变实验及其蠕变模型研究,主要分析压力水与初始荷载对裂隙岩样蠕变特性的影响变化规律,并讨论新建立蠕变模型的准确性与合理性。蠕变实验研究结果表明：裂隙砂岩的轴向蠕变量随水压增大而减小;蠕变加速阶段的最大蠕变应变率随着水压升高而增大;初始阶段和破坏阶段的最大轴向蠕变应变率随初始荷载增大而增大。基于损伤理论,建立了考虑初始损伤的蠕变模型基本元件的非线性方程;根据幂函数方程,提出了新加速蠕变黏塑性模型;根据轴压水压耦合作用下裂隙砂岩的蠕变变形特征,建立了考虑时效损伤的一维非线性蠕变模型;基于增量理论,构建了轴压水压下考虑时效损伤的三维非线性蠕变模型。新蠕变模型预测的理论蠕变曲线与轴压水压下裂隙砂岩蠕变实验结果吻合度较高,这表明所建立的蠕变模型能较好的描述轴压水压耦合作用下裂隙岩石的蠕变变化特征,新蠕变模型合理,该成果为评价地应力与压力水耦合作用下岩土工程的长期稳定性提供理论依据。     

深窄峡谷区泄洪雾化及其影响的研究

在已有雾化研究成果的基础上，对挑流雾化问题进行了深入研究，建立了挑流雾化计算新的数学模型．该模型重点考虑了水舌段掺气散裂射流的特性，雾化流的雾流源量及雾流的侧向扩散等关键问题．为验证所建立数学模型的正确性，对乌江渡水电站原型观测资料进行了反馈分析．结果表明，所建立的模型具有较强的预报能力．     

水电机组技术供水水力计算存在的问题及简化

阐述了机组技术供水水力计算存在的问题 ,探讨了机组技术供水水力计算的简化方法     

水轮机水力阻抗特性研究

推导了开度不变、转速不变和出力不变、转速不变两种运行条件下水轮机水力阻抗计算公式,分析了这两种运行条件下机组水力阻抗的差异,指出在混流式水轮机运行范围内,在前者条件下机组水力阻抗大于0,在后者条件下机组水力阻抗小于0.通过理论分析和数值计算相结合的方法,研究了机组水力阻抗对水电站有压输水系统自激振动特性的影响.研究表明:机组水力阻抗的正负决定了系统衰减因子的正负及大小,对系统频率的奇偶性具有选择性.     

大流量水电站表孔泄洪消能体型试验

大流量水电站的消能设计历来都是非常复杂和困难的.在1:60溢流坝表、中泄水孔断面模型上对密松水电站泄水建筑物的布置方案进行了泄流能力、流速流态、压力分布等相关水力学问题的试验研究,并通过10多个方案的比较优化,提出了基本可行的泄水建筑物体型和消力池型式.研究成果表明:表孔取消宽尾墩,采用跌坎式消力池方案,可有效降低底流消能时的池底板流速,同时消除宽尾墩形成的水翅击打两侧导墙现象,达到了较满意的消能效果.试验成果对该工程设计提供了较好的参考方案,并对类似工程有很好的启发借鉴作用.