多层泄孔运行方式对二级斜坡进口浅水垫消力池水力特性的影响

针对某水电站工程消力池体型不合理及调度运行方式不当而导致池内流态不良、消力池临底流速过大、底板冲刷破坏等问题,通过1∶45模型试验分析了二级斜坡进口式浅水垫消力池在多层泄洪孔不同运行方式下的水力特性。结果表明,新提出的消力池体型能够明显改善面流流态及水跃不稳定等问题,针对该工程,优先采用溢流表孔泄流比采用冲沙底孔泄流池内流态更佳,消力池临底及岸边流速更低,消能防冲效果更好。     

旋流式竖井环形掺气坎的掺气空腔计算

通过试验对旋流式竖井的竖井段流速、压强等进行测量,计算了水流空化数.通过分析,明确了有必要在高水头旋流式竖井泄洪洞中设置掺气减蚀设施.针对旋流竖井环形掺气坎掺气空腔长度的计算问题,从旋流式竖井中水流微团的运动特点出发,运用抛射体理论,推导出旋流式竖井环形掺气坎掺气空腔长度的计算方法,同时将计算结果与试验数据进行了对比,表明给出的汁算方法具有一定的精度,可供工程设计参考.在设置环形掺气坎后,对下游竖井段时均压强影响较小,脉动压强有所增大但频率分布以5 Hz以内的低频为主,不会对井壁构成威胁.     

双室式调压室中涌波水位优化计算的研究

基于四川省某水电站双室式调压室的原设计方案，提出了通过优化调压室的涌波水位，从而达到优化双室式调压室体形的思路。双室式调压室的涌波水位与其上下室高程相互影响，电算法的引入能较精确地调节两者的关系，使设计的调压室更经济、合理化，带来较大的经济效益。     

基于ADV的推流式曝气池流场特性研究

曝气池内横向水流对气泡的生成过程有明显的影响,曝气对池内流场也有明显影响。为进一步研究曝气池内流场特性,采用声学多普勒流速仪（ADV）对大尺度Orbal曝气池模型内的流场特性进行了实验研究。结果表明：水流经过弯道后流速分布呈现出内侧小、外侧大的特点,且存在横向流速;进入直段后,流速分布不断调整,内、外侧水流流速差减小,且较浅水深时,流速调整较快。开启曝气盘后与清水时相比,曝气盘上游断面,近水面处流速减小,水面下较深处流速增大;曝气盘下游断面,近水面处流速增大,水面下较深处流速减小;曝气盘下游紊动强度明显增强。     

明渠自掺气水流气泡形成过程的试验研究

采用高速摄像技术对陡槽内自掺气水流进行了观测,拍摄到了掺气起始区气泡在水流内部形成的完整过程,对气泡形成的过程进行了概化分析。水面附近涡体运动产生的脉动压强和水面相互作用,导致水面发生上凸下凹的变形。当这种变形达到一定程度后,受顺水流向或横向脉动压力、横向切应力的作用,深入水体凹坑的边壁在某一部位闭合,下部包裹空气形成气泡而发生自掺气。随着紊动强度进一步增大,水面变形加剧,表现为高高跃出水面的柱状突起和水滴,这些水柱的倾倒、聚并也会造成空气进入水中形成气泡。明渠水流自掺气是水体内部紊动与水面相互作用的结果。     

掺气坎射流出射角的修正方法

掺气坎后射流出射角受到来流水深和射流紊动扩散的影响,不等于挑坎的挑角,计算掺气空腔长度时,应该对出射角进行修正。而目前采用的考虑紊动扩散对出射角影响的修正方法存在不合理的假设。考虑到坎末水流流态为充分发展的紊流,射流边缘处于紊动能耗散区,提出了一种紊动扩散对出射角影响的修正方法。采用该方法计算的射流紊动扩散角与试验结果更吻合。对出射角修正后,结合简单的抛射体公式,就能较精确地估算掺气空腔长度。     

高拱坝表孔宽尾墩流道内水流特性的数值模拟研究

宽尾墩应用于高拱坝表孔后,其下泄水流的空中扩散特性与宽尾墩流道内的水流特性密切相关。采用k-ε双方程紊流模型对宽尾墩应用在高拱坝坝身泄洪表孔时的水流特性进行了3维数值模拟,给出了孔流道水面线、压力、流场等水流特性。计算值与模型试验值对比,两者吻合较好。计算结果发现,坝面中线压力分布与侧墙压力分布存在相似规律,所不同的是侧墙压力在宽尾墩转折点位置存在局部增大;墩尾压力分布受墩内水流流线弯曲影响,其分布不再符合净水压力分布规律;墩尾水流流速大小沿水深方向变化不大,但流速方向变化比较明显。     

掺气减蚀机理的研究进展及讨论

本文对空蚀机理及其影响因素进行了总结,综述了掺气量对空化初生和空蚀的影响,在估算空化泡的溃灭时间、冲击波的传播速度及衰减规律、微射流的直径及其速度、微射流对同壁的冲击压强和持续时间的基础上,分析了掺气减蚀机理的研究进展及一些不足之处,水流掺气会导敛初生空化数和空化数都增加,引起水中声速变化,但这些不能合理地解释掺气减蚀的原因.边壁附近的空化泡溃灭时,与周围空气泡的偶合作用,会改变微射流的方向,降低微射流的速度,增加空泡溃灭时间,减小冲击压强,消减传递到固壁的高强冲击荷载而减免空蚀破坏.掺气减蚀的原因足固壁附近空化泡与气泡的相互作用和含气型空化的增加更为合理.     

三维激光雷达扫描技术在河流模拟中的应用

三维激光雷达扫描技术以精度高、测量速度快的特点被应用于多个行业。为快速获取河道流场结构,开展60°弯道动床模型试验,探索采用激光雷达扫描技术获得河床数字地形,以激光扫描数字地形和水准测量地形为边界开展水流数值模拟,并将模拟值与试验测量值进行对比分析。结果表明,流场数值模拟结果与试验值吻合较好。沙波地形的精度对纵向时均流速、水深平均流速影响有限,但对河床切应力及断面流场结构影响明显。将激光雷达扫描技术和数值模拟技术相结合,既能获得高精度的河床数字高程和精细水流流动结构,又可大大缩短试验流场测量周期。