三峡工程新增一线船闸对上游引航道通航水流条件的影响

通过建立三峡工程上游引航道近闸区域的三维水力学计算模型,计算了增加一线船闸后上游引航道内通航水流条件,分析了145、175m两种典型通航水位条件下三线船闸不同充水组合对通航水流条件的影响。结果表明,三线船闸运行时,各船闸单线充水均可满足规范通航要求;两线或三线船闸同时充水时,上游引航道内部分区域不能满足通航要求,尤以145m水位时为甚,可通过错时充水的方式来满足通航水流条件的要求。     

山溪性河流船闸通航水流条件研究

山溪性河流上梯级枢纽开发,由于河道水浅、滩多、弯道多,给枢纽整体布置带来较大困难,以天马枢纽为依托,建立了比尺为1∶100的枢纽整体水力学物理模型,采用超声波多普勒测速技术(ADV)研究了船闸口门区的水流条件。试验结果表明,原枢纽布置方案下,上游停泊段未做掩护措施,船闸口门区流速过大,不利于通航;调整航道中心线后,修建隔流墙及调整泄洪闸的运行方式均可改善上游船闸的通航水流条件,在考虑河道的行洪后,推荐使用调整泄洪闸运行方式的措施。为天马枢纽单线船闸工程通航水流条件改善提供技术支持,同时亦为其他山溪性河流上的船闸改善通航水流条件提供了参考。     

小挑坎在导流隧洞出口消能中的应用

针对山区河道导流隧洞出口布置消能措施空间有限的问题,采用物理模型试验,对比研究了预留岩埂、消力墩、连续坎与差动坎四种不同布置方案的消能效果,通过对比不同方案下导流隧洞出口水流流态、流速、冲刷等水力学指标,最终确定连续坎方案为最优方案。水面线和水流流态对比结果表明,该方案增大了水流的横向扩散,优化了水流衔接流态,大幅减小了水流衔接段单宽流量,进而降低了下游岸边流速,减小了下游河床冲刷。     

常热流密度矩形管内层流对流换热系数的数值计算

利用数学模型的数值计算探讨了常热流密度条件下矩形管内层流对流换热表面传热系数随流速的变化规律。通过一个算例计算,并给出了该算例的表面传热系数与水流流速的拟合式。根据计算结果发现,对流换热表面传热系数随管长逐渐减小,之后稳定在某个数值,其分布类似外掠平板层流对流换热;流速也影响表面传热系数的大小;而热流密度对换热效果没有影响。把算例的结果与传统的等效直径圆管算法比较,发现后者的误差较大。     

长江砖灶子复杂滩险河段航道治理研究

针对长江砖灶子河段水沙条件多变、滩险特性综合、周边环境复杂的情况,分析了工程河段水文泥沙特性、河床演变规律和滩险碍航成因,结合该河段航道整治目标,提出了疏浚、炸礁、深沱回填和筑坝相结合的整治方案。应用平面二维水沙数学模型分析方案整治效果,经水流条件及河床变形验证,模型精度符合规范要求。在水流条件和典型年泥沙冲淤特性分析的基础上进行方案比选,并探讨了推荐方案的航槽稳定性,结果表明,推荐方案航道尺度满足规划要求且可长期保持,整治效果较好。研究结果可为山区河流复杂综合滩险的有效治理提供借鉴。     

南川金佛山水电站溢洪道消能结构优化试验研究

金佛山水电站溢洪道水头高、泄量大、下游消能区地质条件差,为改善其消能段的水流流态,提高效能效率,通过整体模型试验,在原方案的基础上对溢洪道进行优化试验研究。结果表明,优化方案较原方案在水面波动、动水压强及其出池流速和消能效率等方面有明显改善,可满足消能要求,可为类似工程提供参考。     

乐山港一期工程通航水流条件及改善措施初探

乐山港一期工程位于岷江老木孔航电枢纽库区右岸,地处老江坝江心洲右汊出口附近。受分汊出口水流的影响,拟建港区存在斜流与回流,对船舶进港、出港、停泊、装卸作业及港池水深维护等有一定的影响。为弄清洲尾的通航水流条件,在物理模型试验的基础上结合天然实测资料,研究了老江坝分汊汇流区附近的水流条件,进而提出了改善其通航水流条件的优化布置方案。研究结果表明,调顺陆域岸线结合挖除洲尾的方法对改善分汊出口水流条件的效果较明显。     

二维水动力模型在姚江大厍船闸通航影响分析中的应用

为分析引排水工程对船闸通航的影响,以大厍船闸为例,在"姚江西排"工程的背景下,利用MIKE 21软件构建了二维水动力模型,设计了11个引水工况和2个排水工况,计算了各工况下的水动力条件及河道冲淤情况。计算结果表明,各引水工况下,船闸引航道处水流纵向流速均在0.01～0.02m/s,横向流速均小于0.01m/s,且无冲淤发生;排水工况下,船闸引航道处水流纵向流速在0.12m/s以下,横向流速小于0.09m/s,在河道内有局部轻微冲淤;综合评价引排水工程对大厍船闸的通航无明显影响。研究成果可为类似船闸通航影响分析提供参考。     

基于日调节非恒定流影响的长江叙渝段最不利通航水位数值模拟

长江上游金沙江、岷江上梯级电站的日调节作用对其下游河道水流运动产生影响,两江水流在宜宾交汇、叠加,两股非恒定水流的耦合使下游河道水流运动规律变得更为复杂。为确定长江干流叙渝段在上游干、支流梯级水库日调节影响作用下的最不利通航的水流条件,建立了兼顾计算精度、效率、稳定性的二维非恒定流数学模型,在确定岷江、金沙江非恒定流代表工况的基础上,数值模拟了下游河道水流参数变化规律。结果表明,洪水传播过程中存在明显的坦化现象,沿程李庄、泸州、朱沱测站水位变幅渐次降低,水流非恒定参数也呈沿程减小的趋势,下游河道水流的非恒定性主要受基流及流量变幅都较大的金沙江向家坝日调节过程影响;进而确定了金沙江、岷江最不利来流条件组合工况。     

干支流洪水组合在航道通航条件影响评价中的应用

受干流回水顶托影响的支流水流条件复杂,干支流洪水组合随机性大。根据干支流河道上水文站历史洪水遭遇情况,分析桥位处可能出现的极端水流条件,研究干支流洪水组合情况,确定与通航净空尺度和通航水流条件有关的控制性工况,并运用二维数学计算模型对各控制工况进行计算。通过对比各工况条件下的通航水位和工程实施前后通航水流条件参数,评价工程实施对航道的影响,研究结果为工程决策提供相关依据,并为类似工程水文分析提供了参考。     

阶梯溢流坝过渡台阶体型水力特性研究

鉴于阶梯溢流坝采用台阶消能具有较好的消能效果,且阶梯溢流面与WES曲面的衔接处常采用过渡台阶可改善水流流态,采用数值模拟计算与模型试验相结合的方法,分析了四种不同过渡台阶体型下的阶梯坝面水流流态、流速、掺气起始点位置、掺气浓度和消能率等水力特性。研究结果发现,方案2、3、4在流态方面稳定,流速方面有一定的减小,消能率方面显著提高,但方案2、3在掺气起始位置方面略微下降。为此对方案4内凹型的过渡台阶的设置进行3种工况下的试验研究,证明其具有较好的工程价值和研究意义。     

轴流泵站开敞式进水池的数值模拟与技术改造

以浙江省诸暨轴流泵站为例,基于三维湍流Navier-Stokes控制方程,采用标准κ-ε模型和SIMPLEC算法对轴流泵站进行了数值模拟,分析了开敞式进水池的水流流态和轴流泵叶轮进口断面的轴向流速分布,进而提出了进水池后壁距尺寸优化、管后隔板和后墙隔板3种技术改造方案,并比较了3种技术改造方案下的模拟结果。结果表明,管后隔板为减少该轴流泵站进水池回流的最佳技术改造方案。     

下庄水电站首部取水口设计方案比选

为增大下庄水电站进水口引用流量,扩大其装机容量,采用数学模型法对下庄水电站首部取水口3种设计方案进行比选,并结合物理模型研究了推荐方案的可行性。结果表明,方案3首部取水口数模流态良好,流速分布均匀,满足取水口工程要求;二维数学模型模拟取水口三维水流有一定缺陷,但整体流态分布大致相同,对于实际工程仍有一定指导意义。研究结果可作为下庄水电站扩容改造的理论依据。     

岷江老木孔库区防洪堤方案选择及其定床清水试验

为研究岷江老木孔防洪堤对库区河段河床演变、行洪能力及上下游和左右岸的影响,采用河工定床清水试验对4种堤线布置方案进行了比选,并通过对方案的水位、比降、流速、流态等系统观测,分析了各频率洪水位对乐山大佛、乐山城、库区河道的行洪能力、通航条件和建港条件等影响,初步拟定了优选方案。     

供水泵站变频调速系统节能运行研究

为了探究供水泵站变频调速系统的最佳节能运行方式,以单方水耗电量为考核目标,通过对供水系统工作原理的分析,并以供水泵站设备及系统实测数据为依据,利用Matlab软件拟合数学方程及曲线,以沧州泊头供水泵站为例,分析了供水系统能量损失原因及能量损失分布情况,提出了相同工况不同运行方式下的效率模型,计算并比较不同方案的单方水耗电量,确定了最佳运行方案。结果表明,相同工况下选择最优运行方案可达到提高供水效率,降低能耗的目的。     

多级离心泵首级叶轮内部流动的数值模拟

为了解多级离心泵首级叶轮内部流动特性,基于N-S方程和标准κ-ε湍流模型对三长三短复合叶轮和四长四短复合叶轮内部流动进行了数值模拟,获得了两种叶轮在额定工况及非额定工况下的内部流场分布并进行了分析。结果显示,四长四短叶轮可改善叶轮内部流场、提高叶轮吸力面压力,进一步阻止小流量下的脱流现象,有效提高了整个泵的扬程和效率及高效区。     

气道和燃烧室形状对汽油机缸内流场影响的计算研究

为探究气道及燃烧室形状对汽油机缸内流场的影响,以某1.4L多点进气道喷射(MPI)汽油机为研究对象,利用AVL-FIRE软件对原机进气道形状进行稳态数值模拟计算,并对原汽油机在2 800r/min最低比油耗工况点进气及燃烧过程进行瞬态数值模拟计算。基于计算结果对进气道及燃烧室形状进行优化设计,提出4种计算方案,对优化前后各计算方案的缸内速度场、湍动能场、火焰前锋面密度和瞬时放热率进行对比分析。结果显示:改进气道的滚流比明显高于原机气道;结合改进气道,进气侧凸起活塞能够更好地维持滚流;在点火时刻,改进气道结合进气侧凸起活塞这一计算方案的缸内湍流分布及湍动能优于改进气道结合大曲率凹坑活塞、原机气道结合原机活塞(压缩比12)与原机计算方案,点火后火焰传播速度最大,燃烧速度最快。优化进气道及燃烧室形状能够加强缸内气流运动,提高点火时刻缸内湍流强度,加速火焰传播,改善燃烧过程。     

拱坝弧形分流墩鼻坎优化试验研究

针对某工程挑流消能对下游河道冲刷破坏严重的问题,采用水工模型试验方法,提出在表孔反弧段增加弧形分流墩的优化方案来解决消能问题。通过对优化前后两种方案的试验数据对比,深入分析了不同工况下弧形分流墩过流时的水流流态和对下游的冲刷特性。结果表明,弧形分流墩方案的溢流坝表面流速稳定,未出现负压,过流能力良好;弧形墩能较好地分散水流,控制水舌的入水方向,使水流在空中发生横向碰撞,消能效果明显。