新疆盖孜河塔什米里克引水枢纽引水防沙试验研究

为全面验证盖孜河塔什米里克弯道式引水枢纽工程总体布置的合理性以及二次改建后的整体泄洪能力,对该工程分别进行了引水、泄洪、输沙试验研究。结果表明:改建后建筑物结构布置基本合理,枢纽泄洪能力满足设计要求,但存在人工弯道进口处以及进水闸前泥沙淤积严重的问题。通过采取提升进水闸底板高程、在人工弯道进口上游整治段右岸增设潜水丁坝的优化措施,达到良好的引水防沙效果;强调科学的运行管理调度是保证枢纽顺利泄洪、引水、高效排沙以及安全运行的重要措施。     

双层悬栅消力池的水力特性数值模拟

针对物理模型试验难以得到详细的流速、压强等水力参数数据问题,利用流体力学软件FLUENT建立RNG k-ε双方程紊流模型进行数值模拟,得到消力池内最大水深、流态、流速以及压强等水力参数,通过数学模型计算值与物理模型试验值对比分析以及数值模拟计算值之间对比分析,结果表明:数学模型计算值与物理模型试验值吻合较好,且布置双层悬栅时,计算值与试验值误差较小;双层悬栅使水流产生漩涡的能力较强,从而使水流对护坦冲击较小,护坦处涌浪降低,对压强变化影响较大,说明双层悬栅具有更好的消波稳流作用。     

基于均匀正交设计的消力池内双层悬栅布置优化试验

由于在消力池内布置双层悬栅对消能效果影响少有研究,考虑到单宽流量、悬栅栅条数、栅距和层距等影响因素,采用均匀正交设计,考察4因素3水平,选择UL9(34)优化方案进行模型试验,对比了不同流量和悬栅布置型式组合下消力池内下降水深及消能率。试验结果表明:不考虑单宽流量时,消力池内布置双层悬栅,下降水深受层距、栅条数以及栅距影响较大,其中层距改变影响最大,消能率受这些影响因素影响较小;单宽流量较小时,层距和栅距均与下降水深成正比关系,单宽流量较大时,层距与下降水深成正比关系。     

悬栅消力池内水流冲刷过程中悬栅抗冲刷研究

悬栅布置在消力池内,提高消力池消能效果的同时又受水流的冲刷和破坏,为研究水流对悬栅的稳定性影响情况,通过模型试验得到单、双层悬栅较优布置型式,并在较优布置型式下进行冲刷试验,同时采用RNGk~ε双方程紊流模型进行数值模拟计算,对比验证试验结果,得到在单宽流量设计值q_0=21.43L/s所对应的消力池内单层悬栅较优布置型式为栅条数为11根、栅距为5.5cm、栅高为10cm,第1根悬栅受水流冲刷严重,稳定性影响较大;双层悬栅较优布置型式为栅条数为11根、栅距为12cm、层距为4cm,第1根悬栅和下层悬栅受水流冲刷严重,稳定性影响较大,可以为悬栅的结构设计提高依据。     

消力池内双层悬栅对消能效果影响试验研究

针对在消力池内布置双层悬栅对消能效果影响鲜有研究,通过在消力池内未布置悬栅、布置单层悬栅和布置双层悬栅进行模型试验,对比分析布置悬栅前后消力池内流态、最大水深以及消能率。结果表明:在设计流量Q为15 L/s时,布置双层悬栅后,消力池内流态更加稳定,最大水深下降更加明显,但改变悬栅布置型式和栅条数,消能率变化不大。     

双层悬栅消能率影响因素排序及布置形式研究

为了得到双层悬栅布置参数对消力池消能率影响显著性排序和最佳布置形式,采用设计流量15 000 cm~3/s和验证流量13 000 cm~3/s两种条件,改变层距、栅距、栅条数,分析不同布置方案下双层悬栅消能率极差,同时利用PPR技术对验证流量13 000 cm~3/s条件下的布置参数与消能率进行模拟。结果表明:通过计算模型试验消能率极差与建立PPR数学模型,均得到双层悬栅布置参数对消能率影响的显著性排序为层距、栅条数、栅距。对比数值模拟与模型试验结果可知,两者差别较小,说明PPR数值模型可以较好地拟合双层悬栅消能规律。当栅条数为11根、层距为5 cm、栅距为12 cm时,消能效果较好,为消力池内双层悬栅最佳布置形式。     

消力池内布置双层悬栅的压强特性数值模拟

针对物理模型试验中双层悬栅消力池内水流波动较大、压强场难以测量的问题,利用流体力学软件FLUENT建立RNGκ-ε双方程紊流模型进行数值模拟计算,得到消力池底板的时均压强及悬栅迎水面与背水面的时均压强差。通过对比分析计算结果表明,消力池内布置双层悬栅时,消力池上游段底板、第1根悬栅及下层悬栅受水流冲击较大,在结构稳定性设计时需提高其抗压强度。