侧墙掺气坎空腔长度初探

侧空腔长度是侧墙掺气坎设计时考虑的重点内容。采用模型试验和三维数值模拟,对侧墙掺气坎空腔长度的影响因素进行了探讨。结果表明,用紊流数学模型来模拟泄水道反弧末端侧墙掺气坎的空腔长度是可行的;侧墙掺气坎空腔长度不仅与侧墙掺气坎的体型尺寸有关,还与底部掺气坎的体型尺寸有很大关系。在设计侧墙掺气坎时,需同时考虑底部掺气坎的尺寸。     

高水头大流量泄洪洞侧壁掺气设施水力特性研究

本文利用模型试验方法,对高水头大流量泄洪洞高流速明流洞段边墙掺气设施的水力特性开展了系统研究。在分析侧壁掺气效果的影响因素及下游边墙水翅成因的基础上,提出了两种防水翅侧坎体型,该体型通过控制侧空腔长度沿水深方向的变化,在保证掺气效果的同时能有效抑制侧墙水翅的形成。研究还表明,设置侧壁掺气设施一般会影响底部掺气效果,应对掺气底坎和侧坎进行整体优化。最后,基于对侧坎水力特性的综合分析,提出了侧壁掺气设施体型设计原则及优化方法。     

台阶式溢洪道掺气坎水流空腔长度和通气量的试验研究

通过试验研究了台阶式溢洪道初始掺气点的位置、在首部台阶上游加掺气挑坎情况下挑坎后的水流流态、空腔长度、通气量。得出了初始掺气点、空腔长度和通气量的确定方法，供工程参考。     

槽形挑坎结合局部陡坡型掺气坎设施在瀑布沟水电站泄洪洞中的应用

为解决大渡河瀑布沟水电站泄洪洞大流量低Fr数缓坡泄洪洞掺气坎空腔易回水问题,通过1:35水工模型试验,对新型的梯形槽坎+缓坡平台+局部陡坡型的掺气设施进行了对比试验研究.结果表明该形式的掺气设施是一种较优的布置形式,其适应的水位范围较大,掺气效果明显,无需加设排水设施;在库水位840m以上时各级掺气坎积水基本消除.进一步说明了该款掺气设施能适应本工程缓底坡、大流量及低Fr数流动的掺气要求.该体型掺气设施对类似工程的设计及修复具参考价值.     

宽尾墩体型对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池消能方式中阶梯掺气空腔长度及负压影响研究

宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池消能方式在我国得到了广泛的应用,其中宽尾墩体型参数主要是收缩比。本文采用水气两相流VOF方法的三维RNG k-?紊流模型,利用几何重建格式进行水气面附近的插值,速度与压力的耦合方式采用PISO算法,用非定常流算法逼近定常流的稳定解,对宽尾墩收缩比?分别为0.7、0.445和0.4的Y型宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的阶梯掺气空腔长度和负压进行了数值模拟,模拟范围从上游库区至下游消力池尾坎。并对阶梯掺气空腔长度进行实验,通过实验和模拟结果的对比分析,阶梯掺气空腔长度与实测空腔长度基本吻合,最大误差为10.0%。因此该数值模拟具有一定的合理性和可靠性。模拟结果显示,掺气空腔长度随收缩比?减小而增大,阶梯最大负压随宽尾墩收缩比?的减小而减少,但阶梯负压分布范围逐渐扩大。     

高水头弧形闸门突扩跌坎及掺气设施体型研究与工程实践

随着水电工程的泄水孔道设计向高水头方向发展,采用突扩跌坎弧形门布置方式可以较好的解决高水头弧形闸门的止水安全等问题;但结合掺气减蚀设施布置的突扩跌坎具有不同于一般闸门孔口的水力特性,一些工程出现了原因各异的破坏现象。通过对国内外部分采用突扩跌坎布置的泄水孔道体型参数以及运用情况的分析,对水布垭面板堆石坝高水头放空洞突扩跌坎及掺气设施进行了综合选型,并进行了水力学模型试验,研究了突扩跌坎闸门区的水力特性、空化特性及水流掺气特性,分析了530m长的高速明流洞只设一道掺气设施的可行性。经过原型工程长时间、超高水头的泄洪考验,放空洞突扩跌坎闸门区与高速明流洞均无空蚀现象,表明水布垭面板堆石坝高水头放空洞弧形闸门突扩跌坎掺气设施选型以及在530m长的高速明流洞只布置一道掺气设施研究取得了成功,可供同类高水头泄水建筑物设计时参考。     

非对称Y型宽尾墩体型对阶梯掺气空腔长度及负压的影响研究

为了研究Y型非对称宽尾墩体型对阶梯掺气空腔长度和空腔负压的影响,本文采用水气两相流VOF方法的三维RNG k-ε紊流模型,利用几何重建格式进行水气面附近的插值,速度与压力的耦合方式采用PISO算法,用非定常流算法逼近定常流的稳定解,对宽尾墩收缩比分别为0.598、0.497和0.445的Y型非对称宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的阶梯掺气空腔长度和阶梯压力分布进行了数值模拟,模拟范围从上游库区至下游消力池尾坎。并对阶梯掺气空腔长度进行实验,将所得实验结果与模拟结果进行对比,发现计算阶梯掺气空腔长度与实测空腔长度基本吻合,最大误差为9.7%。模拟结果显示,随着非对称宽尾墩收缩比减小,阶梯掺气空腔长度逐渐增大,且侧收缩角较大一侧的空腔长度是侧收缩角较小一侧空腔长度的4~5倍。空腔负压随收缩比减小而减少,但阶梯负压分布范围逐渐扩大,各级阶梯外边缘均出现负压,空腔内最大负压出现在首级阶梯垂直固壁面上。     

掺气挑坎、水流佛氏数及坎后空腔负压对空腔积水的影响

掺气减蚀是使泄水建筑物免遭空蚀破坏的重要措施.为提高掺气减蚀效果,应避免掺气空腔出现严重积水,使水流存掺气空腔内充分掺气.影响掺气空腔积水的因素众多且复杂.本文通过本文作者建立的掺气坎射流曲线方程和掺气空腔积水方程,分析计算了掺气坎坎高、挑角、水流佛氏数、空腔负压对射流空腔积水的影响.计算结果表明,在一定范围内增大掺气坎坎高和挑角对减弱掺气空腔积水是有利的;水流佛氏数增大.空腔积水减弱;空腔负压大,则积水严重.研究成果可为掺气坎的没计提供参考.     

高水头冲沙放空洞边墙空蚀破坏原因探讨

有压接无压突扩突跌掺气设施掺气效果关系到工程泄洪安全.结合工程实例,通过模型试验对突扩突跌掺气水流流态、掺气空腔形态、壁面压力分布及水流空化特性等水力特性进行测试与分析.研究表明,高速水流突扩后冲击渐扩边墙起点附近,水流反射脱离壁面后引起局部压力条件恶化,同时,该处掺气空腔长度不足,边壁掺气浓度偏小,没有很好起到掺气减蚀作用,从而导致边墙空化空蚀发生.研究成果可为工程成功修复提供重要参考.     

三峡工程泄洪深孔体型及掺气设施研究

本文综述了二十余年来对三峡工程泄洪深孔体型开展的试验研究工作,包括深孔有压段体型、陡槽方案、突扩跌坎式掺气设施、跌坎掺气设施等.研究成果不仅为三峡工程泄水建筑物体型设计和施工提供了依据,也加深了对坝身泄水建筑物体型水力学问题的认识,并为类似水工建筑物体型设计提供了宝贵的研究成果.     

突扩突跌侧空腔掺气水力特性大涡模拟

基于模型试验和大涡模拟紊流模型及具有自由面追踪功能的VOF单流体模型,对中闸室出口处突扩突跌掺气设施侧空腔长度和侧墙上的水力特性进行了试验和数值模拟研究。试验与数值模拟结果表明：大涡模拟可以更为精细地揭示近壁水流特性。本文的掺气设施可形成较长的侧空腔,水流与侧墙接触后侧墙上未见负压区存在,水流对侧墙的动态冲击会在靠近侧墙的下游水流中形成大量气泡;较大的水翅不利于侧空腔的掺气,并会引起下游水流产生不利的流态。     

微波铁氧体铁磁共振有效线宽扫频测量可调谐振腔设计

讨论了一种用于微波铁氧体铁磁共振有效线宽扫频测量的可调谐振腔,即TE011模式的圆柱谐振腔,通过手动或电动方式改变腔体大小,可实现谐振频率连续调节。介绍了其详细设计方法,给出了腔体直径和长度的计算方法。提出了多个腔体分段覆盖的方法,解决了单腔体结构导致的调谐精度差和Q值较低的问题。制作了样品进行验证,该样品采用两个谐振腔覆盖8~12GHz的调谐范围,第一个腔体直径52mm,调谐长度40~21.5mm,调谐频率范围为7.9~9.9GHz,第二个腔体直径42mm,调谐长度为33.4~17.8mm,调谐频率范围为9.8GHz~12.1GHz。测试结果表明调谐频率符合理论计算结果,Q值满足设计要求。     

基于光谱法的法珀压力传感器腔长解调方法研究

针对白光干涉复合式光纤法珀压力传感器反射光谱复杂,其准确解调易受光源光谱不稳定与电路噪声等因素影响的问题,通过理论分析,确认了反射光谱包络信号来源于传感器对压力敏感的空气腔,其频率上的周期直接正比于腔长,提取了复合式光纤法珀压力传感器反射光谱的包络信号,通过正弦频率估计的方法,优化四参数正弦拟合为三参数正弦拟合,降低正弦拟合的计算量,并准确寻找包络信号两个峰的峰值位置,通过腔长与信号周期的关系可最终得到准确的腔长值。对该解调算法进行了详细地理论分析与数值仿真,通过实验验证了光谱法中峰值检测方法对复合式光纤法珀压力传感器80 μm空气腔静态腔长的精确解调,相对误差为0.13%。     

Miniaturization and Power Scaling of Fundamental Mode Optically Pumped Semiconductor Lasers

We demonstrate that TEM₀₀ mode optically pumped semiconductor lasers (OPSLs) may be scaled to tens of watts in the visible wavelength range using laser cavities an order of magnitude smaller than those of conventional solid-state lasers. In particular, we show that the output power may be scaled linearly by increasing the number of optically pumped semiconductor (OPS) devices and derive a unique solution for a dynamically stable resonator that is independent of the physical cavity length and internal design. This enables miniaturization of high-power OPS lasers to ~1 cm footprints without compromising many resonator performance metrics. The results are applied to demonstrate a 15-mm footprint cavity producing 7.3-W output at 486 nm, and a cavity with two OPS chips with 24-W output at 561 nm. In addition, we show that efficient TEM₀₀ mode performance may be realized using free-space-coupled, high-power laser diode bars. Single-frequency operation is also demonstrated, and an rms noise level less than 0.01% is achieved.