向家坝水垫塘的实验研究与数值模拟

多股水平淹没射流消力池的大量试验研究结果表明：泄槽的体形以等宽或微收缩为宜；水平方向窄而垂直方向厚的水舌适应水位变化的稳定性较好，能始终保持水平淹没射流状态；表、中孔的最优坎高差应大于中孔水流的主流水深，以使表层水跃的回流漩滚区向两侧表孔溢流面充分扩散，从而减弱或消除中孔表层水跃的横轴漩滚。用三维RNG k—ε紊流模型进行了数值模拟，将计算的消力池底板压强及水深与试验结果进行了对比，两者符合较好。     

双线船闸引航道水力特性数值模拟

长沙综合枢纽双线船闸共用引航道,船闸引用流量大,在灌、泄水时引航道内形成非恒定流,水流十分复杂.为确保引航道内船舶航行和停泊安全,采用三维数学模型对船闸最不利运行工况下引航道内复杂非恒定流进行了深入研究,分析了复杂水流形成机理、发展和传播过程,获得了不利工况下的波高、波速、比降和系缆力等水力要素,提出并研究了双线船闸错峰运行和增加船闸旁侧泄水等改善措施,有效改善了引航道内水流条件.研究成果已应用于依托工程中,船闸试运行表明研究提出的改善措施十分有效,该成果可供类似工程参考借鉴.     

乌江银盘航电枢纽明渠通航方案数值模拟

采用平均水深的二维有限元法建立了乌江银盘枢纽导流明渠水流数学模型,计算了多级流量下的明渠内水流条件.根据乌江代表船型确定了船舶自航的流速与比降的组合标准,依此标准绘制了明渠各级流量的适航区域.采用复式断面法对导流明渠进行3个方案的优化,得到了较优的明渠断面形式,调整明渠内水流流速与比降分布,改善了导流明渠的通航条件,提高了导流明渠的通航流量,保证了通航安全.     

明渠水流自掺气对断面平均流速的影响

建立了求解明渠自掺气水流断面平均流速的理论公式，计算表明当气泡扩散到槽底，断面平均流速就增大，否则，掺气对断面平均流速影响不大；对断面平均流速的理论公式进行分析，从理论上说明了自掺气水流的速度分布必然存在一个自底面向水面方向不断增大，然后再逐渐减小的过程。分析了掺气对流速影响的原因，认为掺气水流断面平均流速增大主要是由于气泡进入了剪切层，导致掺气水流抗剪强度降低所致，而流速分布在上区减小是由于掺气使气体边界对速度的影响深入到了水流内部所致。     

水富港靠泊安全及进出港航行条件实船试验

金沙江水富港是云南省北部沿长江的重要出口港和水上交通要道,该航段是典型的山区河流,航道狭窄、航槽弯曲,碍航的跨、临河工程众多,同时受上游2.9 km处的向家坝电站日调节或泄洪影响,水位和流速变化大,因此通航环境十分复杂.为确保港区河段船舶航行和码头作业安全,开展了满载和60%载量2种方案的出港、掉头下行、上行过桥进港的实船试验,试验结果表明,洪水期船舶航行的难点主要位于安边铁路桥、多用途码头、解缆出港及上行掉头.采用修正后的兹万科夫公式推算确定水富港河段的禁航流量为8 000 m3/s.     

高水头大流量泄洪隧洞水力特性数值模拟研究

采用VOF法和k-ε紊流模型对金沙江溪洛渡水电站高水头、大流量泄洪隧洞水力特性进行数值模拟,获得了泄洪隧洞的流动过程、流量系数、水面线、流速分布、压力分布、空化数分布、掺气量等水力学参数,并分析了对泄洪隧洞安全的影响.结果表明,泄洪隧洞的泄流能力满足设计要求,设计体型基本合理,龙落尾段需进一步优化,第二、三级掺气空腔的长度和高度均偏小,掺气坎两侧通风竖井的风速偏大,掺气坎需优化.     

草街电站尾水渠扩挖工程影响数值分析

嘉陵江草街电站尾水渠河床淤塞,导致电站运行尾水位高于设计尾水位,水轮机净水头降低,影响发电效益。为提高发电效益,计划对电站尾水渠进行扩挖整治,并采用数值分析方法评价了尾水渠扩挖效果。结果表明,尾水渠扩挖后,电站尾水位出现不同幅度降落,最优开挖河床高程在174.0～173.5m范围;开挖后尾水渠流速分布更加平稳,尾水渠扩挖不会恶化船闸下游的通航水流条件,开挖后增加发电效益显著;通过方案比选,提出最优开挖方案为开挖高程173.5m、开挖坡度0.39‰。     

连云港海相软土在孔隙水盐分溶脱环境下的固结特性

随着江苏沿海开发战略的实施,作为第四纪海进海退成因的典型区域性软土,连云港海相土的工程特性也日益引起关注。海相软土沉积过程中孔隙水盐分较高,而随着地表或地下淡水的冲蚀,孔隙水盐分发生溶脱,土的物理力学特性发生会改变,但是目前研究较少。以连云港海相沉积软土为研究对象,首先依托离岸线不同距离的连临高速与临海高等级公路,进行了多个场地的原位测试试验(CPTu)和孔隙水化学成分分析,对比后发现,两处场地具有相类似的沉积历史,含水比w0/wL、颗粒粒组与矿物成分基本相同;而相同深度处,孔隙水盐分高的场地土体强度较高。为了进一步探明其机理,设计了换盐和固结装置,即采用蒸馏水和取样点原位地下水(盐水)在一定水力梯度下淋洗原状土,淋洗后进行固结试验。结果表明:盐水淋洗的试样LYGOed1的压缩指数Cc、回弹指数Cs和次固结系数Ca小于蒸馏水淋洗试样LYGOed2,而LYGOed1的压缩模量EOed、固结系数Cv与渗透系数k大于LYGOed2,说明了盐分溶脱环境下,土的压缩性增大,次固结变形增大,固结时间变长,渗透系数变小。研究成果不仅能加深对连云港海相软土的认识,也为近岸或近海岩土工程设计提供参考。     

乌江银盘船闸输水系统选型研究

银盘船闸设计最大工作水头36.5 m,是目前国内单级水头最高的船闸。为简化过大水头带来的阀门水力学问题,提出了带调节水池和带省水池的船闸方案。通过对三种输水系统型式进行分析比较,结果表明,推荐的省水船闸方案不仅能满足设计和相关使用要求,还可将阀门工作水头减少一半,且船舶过一次闸可节省水量48.6%。     

多股水平淹没射流水垫塘流场数值模拟

水垫塘三维流场的研究是深入研究消能机理的基础 ,多股水平淹没射流水垫塘作为一种新的消力池型式 ,其水垫塘内水流流态特征是研究者最为关心的问题之一 ,本文对向家坝多股水平淹没射流水垫塘的三维流场进行了数值模拟 ,将计算的消力池底板压强及流速与实测结果进行了对比 ,计算值与实测值吻合较好 ,计算的消力池内三维流场与实验中观察到的流态及理论分析结果吻合很好 ,结合流场特性分析了试验和计算中发现的中孔射流冲击点比表孔射流冲击点更远的原因 ,分析了中孔之间不存在稳定的、明显的、贯穿的“马蹄涡”及其原因。