“研究生论坛”稿件--新型水力翻板闸堰孔混合泄流能力研究

采用概化模型试验探讨了新型水力翻板闸门的堰孔混合泄流能力,得到了开度、流量、水位的相关关系,提出了一种计算水力翻板闸堰孔混合泄流能力的新方法——修正系数法。试验成果表明,常用的综合流量系数法有较好的精度,其中,多项式拟合最优,线性拟合其次,指数拟合相对较低;修正系数法较常用的综合流量系数法具有更好的精度及实用性。该研究成果为新型水力翻板闸门的设计及应用可提供一定的参考价值。     

高坝平板闸门闸孔恒定自由出流流量系数研究

着重阐明了闸孔相对开度ｅ／Ｈ及相对作用水头Ｈ／ＨＰ对流量系数μ０的影响，并通过具体数据说明在堰型、闸门型式、主平板闸门切口方向一定的情况下，闸门相对开度ｅ／Ｈ及相对作用水头Ｈ／ＨＰ均为流量系数μ０的主要影响因素。同时用最小二乘法得出流量系数μ０与闸孔相对开度ｅ／Ｈ的关系式呈双曲线型，而不是直线方程。     

高坝平板闸门闸孔恒定自由出流流量系数研究

着重阐明了闸孔相对开度ｅ／Ｈ及相对作用水头Ｈ／Ｈ＿ｐ对流量系数μ＿０的影响．并通过具体数据说明在堰型、闸门型式、位置及平板闸门切口方向一定的情况下，闸门相对开度ｅ／Ｈ及相对作用水头Ｈ／Ｈ＿ｐ均为流量系数μ＿０的主要影响因素．同时用最小二乘法得出流量系数μ＿０与闸孔相对开度ｅ／Ｈ的关系式呈双曲线型，而不是直线方程．     

闸孔出流水流特性数值模拟

闸门是一种控制水位和流量的建筑物,其出流特性与出流计算是工程水力学中颇为关注的问题.对淹没出流条件下冲刷坑形成过程中,闸孔出流的泄流能力、冲刷坑内水流流态及机械能的变化尚未开展研究,通过数值模拟对此进行了探讨,得到如下成果:1)在闸孔出流过程中,伴随着河床底部边界的变形及水跃的调整,过闸流量有变化但变化很小;2)在闸孔出流过程中,冲刷坑内的回流形态不断调整,重汇点位置也从冲刷坑形成初期的最大冲深位置下游不断回缩,直至与最大冲深位置相当;3)在闸孔出流过程中,伴随着河床底部冲刷的发展,闸门下游急变流段水流运动的总机械能损失是朝着减小的方向调整的,且机械能损失系数随冲刷时间不断减小趋于某一定值.     

新沂河海口枢纽中深泓闸模拟泄流曲线初探

新沂河海口枢纽是淮河流域沂沭泗水系沿线的重要水利工程之一。中深泓闸的投入运行将为完善沂沭泗水系水文预报方案提供可靠的基础水文资料。根据新沂河海口枢纽扩建模型补充试验研究的成果,结合曲线型实用堰闸孔出流的特点,计算出不同闸门开启高度下的过闸单宽流量,并绘制闸上各不同水位级下的模拟泄流曲线。通过对泄流曲线的分析,掌握了中深泓闸闸上不同水位级时,其过闸单宽流量随闸门开启高度改变时的变化规律,为进一步印证中深泓闸实际泄流状况作资料准备。     

堰高对WES堰水力特性的影响

WES堰通常被用来作为溢洪道的溢流剖面。但是,有关如何确定具有不同上、下游堰高时WES堰流量系数的问题,迄今尚缺乏系统资料。本文根据二元水槽中试验的系统资料,探讨了堰面压强及流量系数随堰高变化的规律,并建议了一种计算任意堰高时WES堰流量系数的方法。     

基于SWMM的节制闸影响研究

针对南水北调中线长距离输水明渠,节制闸众多,难免遇到闸门启闭过程,采用SWMM模型模拟明渠在闸门启闭过程中断面各时刻的渠段内水深、流量、流速变化情况,研究了闸门不同启闭速度和闸门不同开度下断面水力参数及水面线变化规律。结果表明闸门调节速度和开度变化越快,对渠道内水位波动影响越明显,渠道响应时间会缩短。     

花岗岩裂隙中的水-岩换热

为了研究裂隙岩体中的渗流传热问题，研发岩石裂隙水-岩换热试验系统，采用控制变量法对花岗岩裂隙试样开展不同温度、体积流量、水力开度下的对流换热试验.基于Forchheimer方程分析裂隙渗流流态，计算换热系数，定量研究温度、体积流量、水力开度的影响，并进行各影响因素的敏感性分析.结果表明，在体积流量和水力开度不变的情况下，随着裂隙试样温度由70℃升高到100℃，出口水流温度和换热系数均提高；在裂隙试样温度与水力开度不变的情况下，体积流量从10 mL/min增大到80 mL/min，出口水流温度线性降低，换热系数与体积流量增长关系为幂函数关系，且随着体积流量增大其增长速度减缓；裂隙试样温度与体积流量保持不变，裂隙水力开度增大，换热系数线性减小，裂隙粗糙度增大，换热系数增大.利用敏感性函数对换热系数进行影响因素的敏感性分析，换热系数受裂隙试样温度的影响最大，其次是裂隙体积流量，影响最小的是水力开度.     

基于SWMM的节制闸影响研究

针对南水北调中线长距离输水明渠,节制闸众多,难免遇到闸门启闭过程,采用SWMM模型模拟明渠在闸门启闭过程中断面各时刻的渠段内水深、流量、流速变化情况,研究了不同闸门启闭速度和闸门开度下断面水力参数及水面线变化规律,结果表明闸门调节速度和开度变化越快,对渠道内水位波动影响越明显,渠道响应时间会缩短。为以后研究复杂的闸门群混合启闭规律提供参考。     

深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性及 改善措施试验研究

深孔有压隧洞平板闸门小开度运行时,闸后水流侧收缩现象比较严重,流态较为复杂,需要采取一定的工程措施来改善闸后水流流态。基于物理模型试验与理论分析相结合的方法研究了不同导流坎坎高下的闸后水力特性。结果表明:闸后水流侧收缩现象随导流坎坎高的增加而减小,闸后水流水舌高度和水舌长度明显降低且底板负压基本消失,压强分布趋于均匀。但闸室导流坎坎高的增加对过流能力有一定影响,相对平底闸室,闸下过流能力随导流坎坎高的增加而减小,为避免影响过流能力,导流坎坎高不宜太大。     

无粘性土堤漫顶溃决过程初步研究

通过概化水槽试验针对不同的河道流量、洪水位、筑堤材料和堤防断面形式等条件,系统研究了溃口横向展宽、垂向冲刷及内外江水位变化过程、影响因素及发展规律。因溃决流量过程难以实测,基于堤防溃口附近水面变化的实测资料,采用1维非恒定溃堤水流数学模型精确模拟了溃决流量过程。研究结果表明,溃决流量变化滞后于溃口处水头变化,与溃口横向宽度以及溃口处水头密切相关,且符合侧堰溢流规律。研究成果可以为堤防减灾以及灾害评估提供初步技术依据。     

矩形薄壁堰贴壁流水力学特性的试验研究

矩形薄壁堰在堰上起始水流稳定且小流量的情况下,易形成贴壁堰流现象.应用水力学的方法,对矩形薄壁堰贴壁流水力学特性进行了深入的试验研究.通过研究发现:贴壁流的水面曲线与自由流的水面曲线差别很大;贴壁流水头与流量之间存在着稳定的关系,并拟合出了贴壁流的流量公式;贴壁流的过流能力比自由流大;贴壁流的临界水头为H贴临=4.99～5.05 cm.与自由流相同,矩形薄壁堰贴壁流的水力学特性稳定而且规律.     

平面钢闸门反向挡水启门力数值分析

由于水闸上下游水位以及调水需求的变化,许多闸门需要满足正向挡水与反向挡水两种需要．垂直提升式钢闸门反向挡水时,闸门受力复杂,启门力显著增加,导致启闭机启门力严重不足．为此,本文以江苏省某闸站的节制闸为研究对象,提出了基于均相流模型的启门过程中水流对门体的作用力的CFD (Computational Fluid Dynamics)预测方法,对启门过程中不同开高时的启门力进行了计算,分析了启门力增加的原因．结果表明：数值预测的启门力与实测结果一致,提出的方法能有效预测启门力随闸门开高的变化规律．平面钢闸门反向挡水时的启门力相比正向挡水情况大幅增加．启门过程中,水流对闸门底部主梁垂直向下的作用力是导致启门力增加的原因,该作用力表现为闸门底部主梁上下表面的压差：上表面压力大、下表面压力小,在闸门开高从0增加到最大的过程中,底部主梁上下表面压差表现为先增大后减小、再增大后减小的异常规律,从而导致启门力出现与之一致的规律．论文研究结果对于提高闸孔过流数值模拟精度、改进闸门设计、优化平面钢闸门启门力具有重要意义。     

二维薄璧大孔口自由出流的水力特性

本文根据对系统试验资料的分析,提出了有关带胸墙溢流坝的若干建议。建议包括:(1)胸墙底部和溢流坝面的体型,(2)孔流的流量系数,(3)孔流和堰流相互转化的临界条件。     

汗华水电站表孔弧形闸门流激振动试验

采用完全水弹性相似模型试验的方法,对巴基斯坦汗华水电站表孔弧形闸门的流激振动情况进行了研究.动力响应试验结果表明:大弧门和舌瓣门的自振频率均避开了水流脉动压力高能区,运行中可避免因振动频率相近而引发的自激振动.另一方面,闸门振动加速度的大小与止水设置情况密切相关,在闸门运行过程中,应尽量避开加速度最大和动应力最大的工况.     

基于网络流理论的停机位实时再分配模型

针对机场停机位再分配的延时性和乘客满意度不高的问题,采用二值整数多商品网络流模型,将不同停机位映射为不同商品,建立了以燃油消耗成本和对乘客舒适度影响最小的双目标停机位实时再分配优化模型.以某大型机场某一天的时刻表为例,模拟两种不同规模停机位实时分配方案.结果表明,二值整数多商品流停机位实时再分配模型在两种规模仿真实验中,停机位再分配时间最长为4. 187 5 s,机位最多调整个数为2,该模型具有良好的时效性和乘客满意度.