低弗劳德数水流辅助消能工空蚀问题研究

辅助消能工的空蚀问题是水利工程中重点关注的问题之一。本文针对水利工程中常遇到的消力墩表面空蚀破坏问题进行了试验研究,提出通过两种方法解决空蚀问题:采用消力池+不完全宽尾墩+消力墩联合消能工和圆化消力墩棱角。试验结果表明:采用联合消能工不仅能够减小底流流速、减轻水流对消力墩的冲击力,而且能够提升消力墩表面的空化数、有效提高消能率。适当圆化消力墩棱角可以降低初生空化数;还能减轻紊动、提升空化数,从而提高消力墩的抗空蚀能力。     

深水钻井当量循环密度影响规律分析

深水钻井中,由于深水段的影响,上覆岩层压力低,钻井液密度窗口窄,当量循环密度(ECD)的预测和控制较难。针对南海深水井通过水力学分析软件进行ECD计算模拟,并对增压泵的影响进行了分析,揭示了深水钻井ECD的影响规律,为深水钻井水力参数设计和现场作业提供了依据。研究表明:深水钻井中,不仅要通过大排量和控制机械钻速来保持井眼清洁和控制ECD,还需要考虑温度对ECD的影响,尤其是在有增压泵的情况下,ECD随着增压泵排量的增大会逐渐增大。     

圆锅流场中锌渣的物理模拟研究

目的 通过水力学模型和数学模型,研究使锌渣远离钢带表面,提升钢带质量的方法。方法 设计一个锌锅的透明水模型,对该实验模型内部锌渣的运动状态进行直观地研究,分析面渣、悬浮渣、底渣在不同工艺条件下的运动状况。并建立数学模型,计算温度分布和流场分布,验证水力学模型的合理性。 结果 随着钢带拉速的增大,旋涡涡心逐渐向两侧移动,较大的钢带拉速不仅可以有效促使锌渣远离钢带表面,还可以使被卷起的底渣增多以及截面上的悬浮渣量增加,同时钢带进入侧底部中心区域时,底渣也开始被卷起,最终形成了锤子形状,且数学模拟与物理模型实验现象基本一致。结论 对于表面渣来说,较大的钢带拉速可以有效促使锌渣远离钢带表面。对于悬浮渣来说,钢带拉速的增大有利于截面上悬浮渣的上浮。对于底渣来说,随着钢带拉速的增加,带动了锌锅内的钢液运动,使得锌锅内锌液的流动比较活跃。但拉速增大到一定程度后,底渣卷起过多,进入锌液,不利于钢带表面锌渣的去除。     

高水位变幅鱼道进口布置水力学试验研究

天然河道近岸带一般存在可供鱼类上溯的低流速区,原始条件下该区域的位置会随着水位涨落而发生改变,但在岸边布置鱼道后,水流往往被束缚在鱼道一侧,低水位时的低流速区在高水位条件下可能不复存在,当水位变动较大时,这种现象尤为明显。对于高水位变幅鱼道工程,顺岸分散布置进鱼口很难实现在不同运行水位条件下均有较好的诱鱼水力条件。为此,通过对某水电站鱼道进口布置进行优化试验研究,提出了一种适用于高水位变幅鱼道的进口布置方式,解决了不同运行水位条件下进鱼口附近均有较佳诱鱼水力条件的问题,可为相关工程设计提供参考。     

基于HEC-RAS仿真模型的桥涵加固改造优化研究

河流上桥涵的加固改造将会对河道的行洪安全带来一定的影响,因此在对桥涵进行加固改造之前,对河道的行洪安全论证就成为桥涵加固改造所需考虑的或不可缺的一部分。本文以海口市玉沙村桥海关沟入海桥涵加固改造工程为例,提出三种方案,采用HEC-RAS仿真模型构建海关沟河道及入海桥涵一维水动力模型,分析各方案对海关沟河道水位及河势稳定等等带来的影响。本文从仿真的角度出发对过水桥涵的行洪安全进行了较为直观的模拟计算,对同类工程的研究将具有方法上的实际指导意义。     

城市典型下垫面水力学参数研究与分析

我国城市传统建设模式造成城区硬质化比例持续上升,径流规律随即发生变化导致洪灾、内涝等"城市病"日益加剧.海绵城市作为体现生态文明和缓解涉水问题在城市范围的具体抓手,其重要举措之一就是改变城市下垫面硬质属性,进而维护水系统良性循环.本文基于人工降雨和城市下垫面模拟技术,测试了七种典型透水下垫面在恒定雨强条件下的水力学参数,分析了常用透水材料在不同情境降雨条件下水力学参数的变化规律以及与降雨强度、降雨历时的关系,对海绵城市建设选材、效果评估等方面具有重要意义.研究结果显示,下垫面糙率值基本在标准值变化范围内,且随雨强增加,糙率值呈现减小趋势,并逐渐接近各自放水试验计算出的糙率标准值;阻力系数随雨强增加呈现逐渐减小变化;下垫面的平面尺寸、材质等对糙率和阻力系数影响较为明显.     

不同侧垂直竖缝式鱼道水力特性试验研究

在山区峡谷中修建水利枢纽工程,能获得较大的发电效益,但同时也阻断了流域内洄游性鱼类的生态路线,对流域内鱼类生态造成较大的影响。本文以新疆北疆伊犁河流域内拦河枢纽工程为背景,采用不同侧垂直竖缝式鱼道进行水力特性实验研究,对不同工况下鱼道竖缝处流速和水深进行了研究分析,结果表明在不同水位工况下,鱼道内的流速保持在恒定状态下,满足鱼类洄游条件。     

INPLANT在常减压转油线水力学计算中的应用

利用严格、稳态的流体力学计算软件INPLANT,对某1 000万t/a常减压蒸馏装置常压转油线进行水力学计算,得到沿转油线长度方向一维的压力、温度变化剖面,以及流体的流速、流型分布和持液量等数据,有利于详细了解转油线中各部分流体的操作状态,以便于转油线的优化设计。通过与工业数据的对比,发现该软件的模拟值与实际测量值相近,准确度较高。     

竖缝式鱼道水力特性三维数值模拟

以斯洛文尼亚布兰卡水电站竖缝式鱼道为例,分别用大涡模拟(LES)和RNGκ-ε紊流模型计算鱼道三维流场,并利用实测数据对两种模型的数值计算结果进行验证,进而对比分析了不同时刻典型截面的流场结构。结果表明,两种计算模型均可满足鱼道工程设计的基本要求,较RNGκ-ε紊流模型仅能提供时均水流特性,大涡模拟有力补充了鱼道内瞬态涡结构细节,可为进一步明确鱼道内水流的瞬态特性与鱼类上溯行为的内在关联提供有效的分析工具。