平底水垫塘透水底板下表面脉动压力试验研究

基于模型试验结果,研究了平底水垫塘透水底板下表面的脉动压力特性,分析了不透水底板及透水底板不同开孔率情况下的下表面脉动压力的分布规律、概率特性以及互相关特性和频谱特性。分析结果表明：在水舌冲击区,脉动压强系数随着开孔率的增大而增大;互相关系数随着开孔率的增加而略有减小,其旋涡保持性有所降低;透水底板较不透水底板下表面的脉动能量更加集中于低频。     

青海水利建设与管理的探讨

文章阐述了青海水利工程建设与管理中存在的一些问题，并从各方面提出了改进的措施和对策，以及对未来水利工程建设与管理的建议。     

导流墙对弯道横断面水面差影响实验

为研究导流墙对溢洪道泄槽弯道段水流改善的效果,进行了不同水力条件下溢洪道泄槽弯道设置导流墙水工模型实验。结果表明:设置导流墙后,弯道横断面凹凸岸水面差比无导流墙条件下有明显的下降,但水面差仍然存在;弯道横断面凹凸岸水面差的变化规律与无导流墙时相同,即随流量的增大而增大、随底坡的增大而增大、随弯道轴线半径的增大而减小;导流墙的设置,使弯道横断面凹凸岸最大水面差发生的位置产生变化,有导流墙情况下,大多发生在弯道中间上下游相邻断面,无导流墙情况下,大多发生在弯道中间之前的上游断面。     

跌坎消力池体型优化数值模拟

以某高水头大单宽流量的水电站为例,对不同体型参数的跌坎型消力池进行了一系列的数值模拟计算。在原体型设计的基础上,顺次改变出口反坡坡度、池长、进口跌坎坡度及高度,通过数值计算得出了各影响因素的变化对消力池内水力特性的影响,以此来确定最优消力池体型。由数值计算结果可得:消力池出口反坡不宜垂直;缩短消力池池长,冲击区时均压强略微减小,临底流速开始变化不大,当消力池池长缩短到一定程度时,临底流速明显增大;减小跌坎坡度,冲击区正向临底流速减小,但反向临底流速增大;降低消力池前半段高程,可使进口临底流速降低,但反坡段临底流速会有明显增大,建议不进行挖深工作;提高底板高程,时均压强减小,临底流速变化不大,考虑到挖方量,建议不降低底板高程。此研究成果可为类似工程设计提供参考和依据。     

突扩式跌坎消力池掺气特性试验

采用模型试验对突扩式跌坎消力池内水流的掺气浓度进行了量测,研究了来流条件、突扩比、水流流态对掺气特性的影响。结果表明：突扩式跌坎消力池掺气水流典型流态为水跃流叠加在射流之上,跃首被射流分裂成两部分,气泡跃移区在泄槽延长线范围内,长度较无突扩跌坎消力池有所减小,气泡悬移区长度有所增加,临底长度有所减小,突扩处为清水回流区,携带部分气泡;无突扩跌坎消力池底板掺气浓度呈降峰形曲线分布,各纵向断面沿程掺气浓度分布均匀;突扩式跌坎消力池底板掺气浓度呈升峰形曲线分布,掺气浓度在消力池底板1/4中线处最大,1/2中线处次之,靠近边墙处最小;在同一水力条件下,突扩式跌坎消力池底板掺气浓度较无突扩跌坎消力池有显著降低,且消力池底板掺气浓度不随突扩比的增大而减小。     

跌坎消力池水动力荷载特性试验研究

基基于某水电站溢洪道消力池底板的稳定性研究,研究了跌坎消力池的水动力荷载特性。分析结果表明:水跃完全发生在陡槽末端时,陡槽水跃区最大脉动压力系数是消力池底板脉动压力系数的30多倍;水跃部分发生在陡槽末端时,陡槽水跃区最大脉动压力系数与消力池底板脉动压力系数同数量级;陡槽水跃区脉动压力积分尺度小于消力池底板脉动压力积分尺度,即陡槽水跃区的水流涡旋尺寸小于消力池内的水流涡旋尺度。陡槽水跃区底板脉动压力积分尺度随着流能比的增大而增大;消力池底板脉动压力积分尺度随着流能比的增大而减小;陡槽水跃区底板单位面积上举力明显大于消力池底板的单位上举力。板块上举力不仅与底板脉动压力系数有关,而且与脉动压力的空间积分尺度密切相关。     

水力自动翻板门稳定性数值模拟研究

水力自动翻板闸门因其结构简单、造价低廉等优点,在各类水利工程中得到广泛应用,但此门型由于频繁摆动而存在＂拍打＂等水力现象,使其不稳定。基于此,本文采用大涡模拟方法,利用VOF方法跟踪自由水面技术建立了二维湍流模型,对水力自动翻板闸门进行了水动力荷载数值模拟,模拟结果与模型试验实测结果吻合良好。在此基础上,从动态平衡和静态平衡两个方面分析了翻板门的稳定性,分析结果表明：自动翻板门的上下游侧脉动压力均方根小于1.4kPa或者连杆开启角度较大时,闸门运行稳定性越好。本文所提出的判断闸门稳定性指标可以为类似工程设计提供可靠参考。     

突扩式跌坎消力池脉动压强特性

基于模型试验结果，研究突扩式跌坎消力池底板脉动压强特性，分析突扩式跌坎消力池及非突扩跌坎消力池底板脉动压强的幅值特性、相关特性和频谱特性。分析结果表明：突扩式和非突扩跌坎消力池底板脉动压强最大值均出现在池首位置，且呈沿程衰减趋势；突扩式跌坎消力池能显著降低底板的脉动压强水平，突扩比1.3时最大值降低了63%，突扩比1.6时最大值降低了42%；突扩式和非突扩跌坎消力池底板脉动压强概率密度基本符合正态分布；在冲击区，突扩式跌坎消力池底板脉动压强空间积分尺度较非突扩式有显著降低，即其消力池内涡旋保持性有所降低；与非突扩式相比，突扩式跌坎消力池底板冲击区脉动压强优势频率向高频移动     

Z形薄壁堰过流能力试验

鉴于Z形堰的水流特性及过流能力尚未见到相关报道,为研究Z形堰的过流能力,采用概化水工模型,进行了6个堰型方案、12组流量的水工模型试验。结果表明,Z形堰的过流能力大于直线堰,且Z形堰的展宽比越大,流量扩大倍数越大;Z形堰的流量计算可采用通用的堰流公式,其综合流量系数与堰上水深、堰高、展长、前堰宽、后堰宽等因素有关,展宽比、前后堰宽比越大,流量系数越大;堰上水深与堰高之比越大,流量系数越小。利用试验数据给出了考虑堰上水深与堰高之比、展宽比、前后堰宽比等因素的Z形堰流量系数估算公式。