基于水流数值模拟的抽水蓄能三岔管肋宽比最优化分析

为满足西龙池抽水蓄能电站设计和工程需要，本文对有加强肋板结构的三岔管内水流进行数值模拟，计算采用SIMPLEC方法进行压力迭代，求解三维k-ε紊流方程，选取不同的肋宽比进行数值模拟，并与物理模型试验比较，两者吻合较好，证明数值计算能复演三岔管管内水流运动。通过Box-Cox变换选择合理的回归模型，对分岔管肋宽比进行优化分析，得到肋宽比的最优值。     

泄洪雨雾输运的数学模型研究

针对泄洪雨雾在河谷中的对流与沉降问题,提出一种3维有限元计算模型,该模型通过对浓度梯度矢的求解,可保证浓度计算的非负性与单调性.同时,根据气象学中雨滴谱函数与水滴沉降速度等概念,导出雨雾浓度与降雨强度间的定量转换关系,使其与其他雾化近区数学模型实现边界耦合.运用本文模型对瀑布沟电站泄洪洞雾化分布进行模拟,计算结果与真实的物理规律相一致,为今后类似工程问题的研究提供了适用手段.     

黑龙江防凌爆破试验研究

炸药爆破冰盖或冰坝是防凌减灾的重要手段,确定爆破坑半径同炸药用量、冰盖厚度等相关影响变量的关系是有效实施爆破的前提。通过黑龙江上游江段现场防凌爆破试验研究,提出了防凌爆破的可靠方法和关键技术,建立了表达黑龙江冰凌爆破中冰盖厚度、冰下水深、炸药用量同爆破坑半径之间关系的公式。新公式预报的爆破坑半径值和实测值平均相对误差在8.5%以内。同已有的研究成果比较,本文论证了冰下水深对爆破坑半径的影响,所提出的爆破坑半径公式不仅适应于冰盖厚度小的河流,也适合高寒地区冰盖厚、强度大、水深浅的天然河流,且预报精度较高。研究成果应用到2015—2016年开河前黑龙江上游漠河江段防凌爆破中,确保该江段开河期间未发生冰塞和冰坝凌汛灾害。     

水力采煤

水力采煤是本世纪30年代兴起的一种新的采煤工艺。它包括水力采掘和水力运输等工序。水力采煤技术涉及流体力学、岩石力学、采煤学、机械原理等学科。简单地讲,水力采煤是人们用高压水抢(一般为6个大气压以上)使高压水射击煤体,煤体在高压水流的冲击下破碎。破碎的煤块与水混合,形成煤水混合体——即固液两相流,在重力的作用下沿溜槽自然流动到矿井的煤水仓附近,经破碎机械粉碎后,倾入煤水仓内,然后再用大口径煤水泵将煤与水的混合物送上地面。经过洗选和脱水处理后就得到了原煤。水力采煤技求适用于8°以上缓倾斜或倾斜、顶板稳定、煤质中硬以下的厚煤层及特厚煤层、对干旱采     

水利水电工程建设项目的风险管理

论述了水电工程建设项目风险管理的内涵、方法和实现手段。通过对国内外数百座大型水利水电工程风险特性的识别,描述了风险管理规划的基本内容和编制基础,提出了风险管理规划要围绕工程建设中的主要风险研究对策;认识到设计不周是工程建设的最大的风险;指出了风险管理必须落实到承包合同,工程保险可以增加承包商承担风险的能力,以及评标时就要进行全面的风险分析;给出了大型工程建设应设置专门风险管理部门的建议。     

掺气水流声速的研究

采用一维双流体模型,利用小扰动原理研究了压力波在水气两相泡状流中的传播规律。针对水利工程中高速掺气水流的特点,对方程进行合理模化和封闭。详细分析了掺气浓度、压力、扰动频率、相间相互作用力对掺气水流中声波传播速度和衰减的影响。结果表明,适当的掺气浓度会使掺气水流的声速显著降低;压强的减小和相间传热的增强可使声速减小、衰减加快;虚拟质量力主要影响高频声速,并使声波衰减减慢。     

长距离明渠调水工程数值仿真平台研究

大型跨流域调水工程,通常具有输水线路长、沿程过水建筑物类型和数量多的特点,建模过程复杂.文章提出的虚拟连接模块的概念,解决了各模块间的连接问题,实现了自适应建模,在此基础上建立了具有自适应建模的、图形化输入和数据库输入相结合的数值仿真平台.该模拟平台可以减少建模错误的发生,提高建模工作效率.鉴于过闸流态的多样性及其流态之间的过渡,给出了堰闸过渡态模拟的处理方法,实现了输水明渠水力过渡过程中水位、流量大幅度变化的无间断连续模拟.模型应用于南水北调中线工程总干渠京石段应急工况的特性研究,分析表明该模型模拟结果与原型观测结果吻合甚好,因此,文章提出的模拟平台能够模拟复杂输水渠道的水力响应过程,可作为南水北调中线工程等跨流域大型明渠输水工程的模拟仿真平台.     

南水北调中线干渠桥墩壅水计算公式的选择

南水北调中线工程沿线布置数百座桥梁,桥墩壅水对渠道的过流能力和渠道的水面线具有一定的影响,因此,准确计算桥墩壅水对于水面线的计算和输水渠道的设计具有十分重要的作用。以典型的圆柱型桥墩为研究对象,采用VOF方法对桥墩周围的紊流场进行了数值模拟,并计算了给定水深、流量和桥墩阻水比等条件下桥墩的壅水大小,通过与一维经验公式计算结果的对比,建议选择无坎宽顶堰公式作为桥墩壅水计算公式。最后,在南水北调中线干线一维数值仿真平台上分析了所有桥梁的壅水效应对渠首水位的影响。     

三岔管水流数值模拟研究

结合西龙池抽水蓄能电站中岔管部分的设计要求，对带有月牙肋板的三岔管水流进行数值模拟研究．计算采用SIMPLEC方法进行压力迭代，求解三维k-ε紊流方程．较好地复演了三岔管管内水流的流速场．通过和物理模型实验结果验证，肯定了所采用的数值模拟方法的合理性．     

下游高水位条件下导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的水力学问题研究

导流洞改建为旋流竖井式永久泄洪洞后，由于泄洪标准提高，对于某些大型工程，如小湾、溪洛渡等会遇到下游水位过高的技术难题，由于洞顶被淹没，泄洪洞内会出现水跃、不稳定气囊等不利流态，必须采取适当的工程措施进行调整与控制。作者在小湾工程大型导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的试验研究中提出采用竖向压板技术优化洞内流态，并以多孔平板技术解决导流洞出口的排气问题，使这一难题得到较好解决。本文着重对竖向压板的作用原理进行理论分析与探讨。