跌坎对消力池水力特性影响的试验研究

为研究跌坎在底流消能中的作用,依托某工程水力学模型,研究了跌坎对消力池内水流流态、临底流速及脉动压强的影响。结果表明:在来流量一定的情况下,随着跌坎高度的增加,消力池内流态会由底流依次演变为淹没混合流及淹没面流流态。加设跌坎可显著降低消力池前半段的临底流速,且跌坎越高,最大临底流速降幅越大,跌坎对消力池后半段的临底流速基本无影响;跌坎对脉动压强影响较大,随跌坎高度的增加,最大脉动压强先增大后减小;加设跌坎后,脉动压强和临底流速沿程先增大后减小,且脉动压力和临底流速的最大值位置基本在同一区域。     

阿尔塔什水利枢纽工程底流消力池水力特性试验研究

为深入研究消力池内水力特性的分布规律,以新疆阿尔塔什水利枢纽1#深孔放空排沙洞为研究对象,通过1∶37.89水工模型对工程原设计方案以及体型优化方案中消力池内水流流态、临底流速以及脉动压强进行了试验对比分析。结果表明,随着入池水流流量的增大,临底流速及脉动压强均有增大的趋势;设置跌坎后临底流速减小,但是底板脉动压强有所增大;降低消力池底板高程可以改善水力特性。最后,试验对工程最终所选的消力池体型提出了建议。     

银盘船闸阀门开启过程水力特性动态仿真

乌江银盘船闸为目前国内单级最高水头船闸.分析设计方案的初步计算成果和物理模型试验资料表明,设计水头下其充水阀门段存在较大的负压,尤其是在突扩体升坎处压力很低,有可能造成边壁的空蚀破坏.采用动网格技术和VOF方法对银盘船闸充水阀门段阀门开启过程进行非恒定流三维紊流数值模拟,采用6 min开阀方式,分析阀门段水流急变分离的流态、流速、压力等水力特性参数的时空演化规律,分析出现空化空蚀的危险区域和时刻,为乌江银盘船闸因高速水流而引起的输水系统阀门段廊道内空化空蚀问题提供了解决途径.     

高拱坝表孔挑坎水力特性的数值模拟研究

本文对高拱坝坝身表孔多种型式的挑坎进行了数值模拟计算,对流道内水深、压强、流速分布以及挑坎结构对孔口泄流能力的影响等分别进行了研究。结果表明,宽尾墩较大幅度地增加了流道的水深与压强;楔形体挑坎则可以在不明显增加流道水深与压强的前提下,对水舌进行纵向拉伸;而底板镂空型的楔形体挑坎能够进一步减小挑坎水深与压强。各挑坎末端最大流速及平均流速均差异不大,但是出挑水舌的挑角有较大的差异;同时,各挑坎体型对流道泄流能力不造成影响。研究成果可为高拱坝表孔挑坎的选型提供一定的参考价值。     

泄洪洞双扩型挑流消能水力特性数值计算

以某工程泄洪洞双扩型挑流鼻坎消能防冲为研究对象,基于三维不可压缩流体k-ε紊流模型,采用FLOW-3D软件对双扩型挑流鼻坎进行三维数值模拟分析,分析了下游河道流速、水舌是否直接冲击河岸,探讨了原始方案与2个优化方案的挑流鼻坎体型对河床的冲击及其水力特性,并针对不同工况时计算结果,给出了该挑流鼻坎的最佳体型,以满足消能和泄流的要求。结果表明:经多方案数值计算的对比,相比于原方案,反弧半径从64 m增加到128 m,反弧段长度增加10 m,边墙扩散宽度收窄0.4 m,挑角从43.4 °减小到25 °;调整后低水位低流量工况下水舌砸岸情况明显改善;水舌挑距从91.2 m增加到118.8 m,远离岸坡;河道左右岸最大流速分别下降0.7 m/s和1 m/s,且回流减小。研究成果可为挑流消能下游流态的改善提供一定的参考。     

溢洪道出口窄缝挑坎特性研究

消能工体型的选择在水利工程设计中至关重要。采用RNG k-ε紊流模型与VOF方法对泄洪过程中溢洪道与水垫塘内的水流进行水气二相流三维数值模拟,研究窄缝型挑坎消能工的水流特点及规律,结果显示,数值模拟计算的水深、水流流态、入水角度等参数与模型试验结果吻合较好,验证了数值模拟的可行性。在此基础上,计算分析了窄缝型挑坎收缩段水流及空中水舌的水力特性,以及水垫塘底板压强分布规律,确定出窄缝型挑坎最大压强所在位置及空中水舌流速变化规律。研究结果表明：窄缝型挑坎束窄水流作用明显,其空中水舌同一横断面的最大流速位置基本相同,同一纵向断面垂向流速差沿程逐渐减小,挑坎收缩段底板处流速大小呈抛物线形分布,而压强分布沿程呈现3个区间3个趋势的分布规律。研究成果可为实际工程中同类型消能工的设计提供参考。     

宽尾墩跌坎消力池消能水力特性模拟研究

为探究宽尾墩跌坎消力池消能机理及其水力特性,采用RNGκ-ε湍流模型结合VOF两相流数值模拟方法,对宽尾墩联合平底消力池、无宽尾墩平底消力池和宽尾墩跌坎消力池三种方案进行了模拟研究,对比分析了这三种方案的流态及水面线、临底流速、压强分布。结果表明:宽尾墩跌坎消力池表现出掺气充分,水流紊动剧烈,临底流速小,压强小且分布均匀等特点。     

桥巩船闸工作阀门抑制空化措施与原型试验

桥巩水电站船闸等级为Ⅳ级,输水系统型式为闸底长廊道侧支孔出水,明沟消能。输水系统工作阀门采用平板门,其工作水头超过国内已建船闸,阀门空化问题非常复杂。通过原型试验,对阀门廊道体型和布置进行了优化,采用小门槽型式,解决门槽空化问题;缩小阀门下游面板与门楣的间隙,实现门楣自然通气;结合“阀门后底突扩＋顶突扩”的新型廊道体型,改善了阀门底缘水流流态,有效地抑制了阀门底缘的空化。首次提出了可以实现自然通气的台阶状跌坎布置型式。跌坎通气后形成的掺气水流,不仅覆盖了跌坎空化溃灭区域,抑制了跌坎空化;而且还延伸至升坎区域,对突扩廊道底板及升坎亦能起到一定的保护作用。     

梅州抽水蓄能电站阶梯溢流坝与底孔泄洪建筑物试验研究

结合梅州抽水蓄能电站泄洪建筑物水工模型试验,确定在表孔堰面曲线末与阶梯连接处增设过渡阶梯、阶梯与护坦间采用反弧衔接、底孔纵向布置调整及出口窄缝挑坎的体型,对阶梯溢流面流态、流速、消能率进行研究探讨。成果表明,阶梯溢流面水流均匀滑行、掺气充分、流态平稳,护坦处水流衔接较好;底孔窄缝挑坎水舌纵向扩散效果较好,下游冲刷较轻;阶梯消能率呈现出随单宽流量增大而减小的变化规律。     

贮灰场排洪系统消力池数值模拟

本文主要通过计算机数值模拟，对某贮灰场排洪系统消力池消能问题进行研究。消力池消能的关键是体型设计，经过分析设计了两个方案。通过对消力池内水流的数值模拟，得到两种方案的流态、水面线、流速、压强等参数，最终通过分析比较选出优化方案。     

有压力梯度湍流边界层条纹结构的流动显示

本文利用氢泡技术对有压力梯度的湍流边界层进行了流动显示的研究，发现在不同的压力梯度下条纹结构的形状以及强度等发生了变化，得出：逆压梯度能够激励和促进湍流边界层条纹结构的发生和发展，而顺压梯度对之有抑制作用。     

流道喷涂对双吸离心泵压力脉动特性影响研究

流道喷涂技术能有效提高水泵过流部件抗磨损能力并降低水力损失,但其对压力脉动特性的影响并不明确。本文采用试验的方法,对一双吸离心泵流道喷涂前后的压力脉动进行同台测试,并分析了混频幅值和频谱特性。结果表明:流道喷涂处理降低了流道粗糙度,减小了水力损失,提高了效率,但同时也改变了水泵固有的压力脉动特性。对于吸水室,喷涂处理缩小了压力脉动稳定区的范围,使小流量工况区的压力脉动峰峰值达到喷涂处理前的2.8倍,加剧了水泵在小流量工况下运行的不稳定性。对于压水室,喷涂处理使靠近隔舌区域在小流量区的压力脉动明显增加,使远离隔舌区域在大流量区的压力脉动增加。而在设计流量区域,喷涂对各个位置压力脉动影响不明显。为了使喷涂技术发挥综合效果,保证水泵运行稳定,应该尽量避免喷涂后的水泵在偏离设计流量工况运行,特别是严格避免水泵在低于0.75倍设计流量工况运行。     

台阶式溢流坝消力池压强特性试验研究

为研究台阶式溢流坝不设反弧段连接时消力池底板压强特性,结合某水库实际工程,采用物理模型试验方法,对台阶式溢流坝消力池底板时均压强、脉动压强强度和峰值等压强特性进行了研究。结果表明,消力池底板时均压强均为正值;在滑行水流和过渡水流时,时均压强在水流冲击区出现一个较大值,最大为0.926kPa,下游反弹区形成极小值;在跌落水流时,时均压强沿程变化较小,且随流量的增加而增大;脉动压强强度和峰值沿程变化规律基本一致,总体上随流量的增加而增大,最大值出现在水流冲击区,脉动压强最大为1.198kPa,随后沿下游方向逐渐减小,并趋于稳定;台阶尺寸对消力池底板时均压强和脉动压强影响不大;消力池内脉动优势频率为0.01~4 Hz,属低频振动,不会危害泄水建筑物的安全。研究成果可为台阶式溢流坝消力池的优化设计提供参考。     

掺气水流脉动压力作用下板的随机响应

本文采用试验与数值计算相结合的方法研究了掺气水流作用下板的振动问题。在研究中，首先对掺气水流作用下的板进行了线模态识别，确定了流弹系统的模态参数。并根据实测的脉动压力，利用相干尺度的概念在节点上聚合连续随机荷重，然后对板进行了有限元分析，并与实测结果相对比。研究的结果表明:利用相干尺度来分析连续随机荷重的耦合是可行的，同时，掺气水流对于弹性系统的附加质量很小，小于原连续水流附加质量的10％。     

农村多水源供水系统运行状态监测与诊断

为掌握农村多水源供水系统运行状态,诊断运行中存在的问题,以便及时改进,测定了宿迁市南蔡乡供水系统水量、水压和能耗,分析存在问题,提出改进意见。采用在线水位计、累积式水表、电接点压力表连续测定水源水位、供水流量和出厂水压,计算各水源供水能耗,提出并实施了降低能耗的措施;分析管网用水规律和漏水量。采用U盘式数字压力表连续监测管网运行压力,分析管网水压的区域分布和时间变化规律,提出保障供水水压、降低过高供水压力的建议。     

跌坎型底流消能工冲击区时均动水压强分布 与抗冲磨强度确定

在跌坎型底流消能工消力池内水流流态分区的基础上,根据自由紊动射流理论,得出不同入射角度下冲击区时均动水压强半经验公式。利用冲击区底板时均动水压强分布图,在角度和流量不变的工况下,跌坎的变化对底板时均动水压强的影响,以及角度跌坎不变的工况下,流量的变化对底板时均动水压强的影响,显示出冲击区最易遭受冲磨与破坏的区域。以某水库工程为例,由实测数据推求经验公式相关参数,验证经验公式的可行性,进一步结合临底流速求出消力池底板混凝土抗冲磨强度分布图,对底板分区,为合理确定消力池底板混凝土强度等级提供参考。     

浅谈原油背压调节和变频控制

前置模块原油背压调节阀的作用是通过调整原油前置泵出口旁通油量使供给燃油的选择模块的原油流量及压力满足要求。由于控制管路比较细小容易堵塞，常发生膜片破裂、老化，压力晃动等故障，2007年对温州燃机发电有限公司原油背压调节阀拆除进行了前置泵变频改造，使燃油流量变频控制。介绍了2种改造方式并对其优缺点进行了分析，指出了存在的问题。     

三重介质油藏斜井压力动态特征分析

针对裂缝与井筒连通,同时存在溶洞和裂缝、基岩和裂缝之间发生拟稳态窜流的三重介质,建立了这类三重介质油藏的斜井试井解释模型,采用汇源叠加等方法求得顶底封闭无限大三重介质油藏斜井在拉氏空间中的井底压力响应,绘制了相应的典型无因次压力曲线版图,分析了顶底封闭无限大三重介质油藏斜井的渗流规律,对其压力特征曲线进行了流动阶段的划分,并讨论了影响压力特征曲线的各种因素。所得的结果有利于提高对三重介质油藏斜井渗流规律的认识,为合理地运用斜井开发三重介质油藏提供理论依据。     

缝洞型油藏三重介质油水两相流数值试井解释方法

基于多重介质渗流的概念模型和数学模型,建立了缝洞型油藏油水两相流三重介质数值试井模型;对模型进行数值求解,得到三重介质油藏两相流试井响应曲线并分析其特征。指出三重介质油水两相条件下的压恢曲线与单相时的不重合,并随着初始油水饱和度的变化而变化,不能直接用单相试井模型来解释两相流试井曲线;提出了先拟合油水产量曲线,再拟合压力恢复曲线的试井解释方法。     

摇臂式喷头内流道流动分析与数值模拟

应用CFD通用软件Fluent模拟了PY140型摇臂式喷头的内流道在安装两种常用稳流器和不安装稳流器情况下的三维黏性流场,分析了三种稳流器情况下喷头流量、内流道静压力分布以及出口断面平均湍动能随进口工作压力的变化规律,并进行了试验验证。研究结果表明不同进口工作压力下喷头流量的计算值要高于实测值约11％,但两者的变化趋势非常一致。喷头安装稳流器有助于消除内流道中的涡流和横向流,降低喷头出口湍动能值,但在一定程度会增加内流道阻力损失,影响喷头的过流能力。此外,常用的 90°出口扩散角的圆锥形喷嘴容易在喷嘴出口附近产生逆流。数值模拟和试验表明,减少喷嘴出口扩散角可改善喷嘴出口流态,提高喷头流量。