基于CFD的含小拍门的闸门过流能力分析

针对含悬挂式小拍门的闸门在运行过程中出现撞击力过大、振动严重等问题,对其流动状况进行了数值模拟计算,对比分析了不同拍门方案下的水力损失系数分布和内部流线。结果表明,拍门开启角度一定流量不同时其水力损失系数保持一致,侧翻式拍门和悬挂式拍门在不同角度下的水力损失系数大体相同;在相同过流面积下,悬挂式拍门在开启角度小于35°的状态下水力损失系数小于侧翻式拍门,而在开启角度大于35°的状态下大于侧翻式拍门;侧翻式拍门结构可减小水力损失,增强闸门启闭过程的稳定性。     

基于OpenFOAM的动网格程序开发及其在启门泄流模拟中的应用

为解决固定闸门开度研究方法无法准确描述启门泄流过程水力特性变化的问题,基于开源计算流体力学软件OpenFOAM二次开发了适用于平板、弧形闸门沿预定轨迹连续开启的动网格类,并以瀑布沟水电站泄水建筑物水工模型为例,验证了程序的可靠性与网格收敛性。结果表明,该程序在捕捉自由水面、求解下泄流量及流场瞬态水力特性方面表现突出,且发现《溢洪道设计规范》会显著高估闸门连续开启工况的下泄流量值。     

平面弧形双开闸门流量系数影响因素分析

鉴于平面弧形双开闸门为一种具有弧形闸门和横拉门的新型闸门,其流量系数的研究尚处于起步阶段,采用物理模型方法分析了不同试验工况下平面弧形双开闸门流量系数影响因素。结果表明,当闸门开度不同时,相对淹没度与流量系数呈一定的曲线关系,且流量系数随相对淹没度的增加而降低;闸门入口处断面平均弗劳德数与流量系数呈线性关系,且此线性关系与闸门开度无关。     

浑河闸流量测量自动化管理系统设计与实施

介绍了浑河闸流量测量自动化管理系统设计与实施方案。针对该工程河道宽阔、闸门数量多、流量测量困难、预算资金紧张的实际情况,采用闸门水位—开度—流量关系算法,选择典型测流断面,引入UF-911多声路超声波流量计进行参数率定,应用EC2000专业流量监测管理软件绘制闸门流量系数曲线,计算得到各个闸门的实时流量。该方案的设计与实施是对河道宽阔、闸门数量多的平原河道型控制工程的自动化流量监测进行的一次完整的尝试。     

无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的推求与验证

针对传统宽顶堰闸孔自由出流流量系数计算公式在大开度、接近堰流情况下流量系数偏小的问题,采用理论分析与试验相结合的方法,研究了无坎宽顶堰在平板闸门与弧形闸门条件下闸后收缩断面水深的变化规律,提出了新的基于闸后水流收缩断面特性来确定无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的计算公式,并对该流量系数公式进行合理性验证。结果表明,所提公式计算所得无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数符合实际,且流量在大开度下与堰流情况接近、衔接良好。     

燕尾坎挑流消能噪声的影响因素分析

通过燕尾坎挑流消能的水工模型试验,测量了某重力坝泄洪过程中产生的噪声强度,分析了测点位置、流量、闸门开启方式与噪声强度的关系。基于相似原理,把噪声强度结果换算到原型,从频率和等效声级两方面分析了水流噪声对库区居民和动物的影响。结果表明,水流噪声主频位于低频段,噪声强度最大值出现在32、40Hz频率处。流量和闸门开启方式相同时,挑坎末端断面附近低频噪声强度最大,挑流水舌进入水垫塘区域的高频噪声强度最大。闸门开启方式不变,流量越大,各测点对应频率的噪声强度越大。流量不变,开启孔数越多,各测点的噪声强度越大。调整运行调度方式,可以在一定程度上降低噪声强度。该结果可为分析水利水电、防洪、景观工程水流噪声的特性和减缓水流噪声的不利影响提供技术支持。     

GHAZI-BAROTHA工程首部节制闸水流特性试验研究

通过GHAZI-BAROTHA水电工程首部节制闸水工模型试验,获得了首部节制闸上游水位—流量—开度关系曲线,并确定了各工况下闸门开度、流量系数及淹没系数,为首部节制闸控制系统提供了闸门优化调度的科学依据.     

旋流式气液同轴式喷油器在加压空间中流量特性的试验研究

在增压条件下对一种旋流式气液同轴喷油器的流量特性进行试验研究.在不同的环境背压条件下,分别研究了气液比、环境背压对燃油流量系数、雾化空气流量系数的影响.结果表明:本喷油器的燃油流量系数稳定在0.2971,不受气液比、环境背压等因素的影响;雾化空气流量系数随环境背压与喷油器雾化空气通道进口压力的压力比的增大而减小,与气液比无关.根据试验数据整理出雾化空气流量系数拟合公式,能够对试验数据作出准确的预测.     

带连接管的阻抗调压室流量系数及水力损失特性研究

受调压室与底部主管道衔接方式的影响,水流进出带连接管的阻抗调压室时的流量系数与常规阻抗调压室差别明显。通过对比分析水流进出两种调压室时的局部水头损失系数,确定了带连接管的阻抗调压室的流量系数计算公式,并对水流进出调压室的流态进行了三维数值模拟,对比分析了数值模拟结果和公式计算结果。结果表明,水流进出带连接管的阻抗调压室时水力损失分别由断面突扩、突缩、局部侧收缩和扩大四种类型组成,且连接管内水流无侧向收缩,这使得水流进出此类调压室时流量系数较常规阻抗调压室更大,采用合理的三维流场模拟技术可以有效地确定带连接管的阻抗调压室的水力损失特性。     

泵站双节式拍门门后水流流态分析

为深入了解双节式拍门不同开启角度对出流的影响，以某泵站的双节式拍门为例，选取在实际工程中大量使用的4种开启角度方案，利用数值模拟方法对双节式拍门在不同流量下的门后水流流态进行了三维模拟计算，分析了水流流线、流速均匀度和涵管内水力损失三个指标对水流流态的影响。结果表明，出水涵管沿程阻力损失系数与开启角度呈负相关关系，拍门开启角度越大，出水涵管内水流的水力损失越少，且随流量的增大越来越明显，流量为2 m³/s时方案4与方案1相比水力损失下降了49.6%,流量为16 m³/s时方案4较方案1水力损失下降了79.1%;涵管内流态与开启角度呈正相关关系，拍门开启角度越大，涵洞内水流流态越好，当拍门的开启至方案3上拍门46°、下拍门64°后，涵洞内水流状态已趋于较优状态。     

反弧鼻坎起挑流量和终挑流量挑距拟合分析

小流量挑射情况下,起挑流量、终挑流量出坎水流的水舌均较分散,在空气阻力的影响下,出坎水流流速系数明显小于现行规范推荐的经验公式计算值。对此,在水工模型试验基础上,基于小流量水面线分析并应用规范推荐公式计算挑距。同时,应用数学回归法拟合高水头泄水建筑物起挑流量、终挑流量经验公式中的流速系数,进而计算挑距。结果表明,两种算法得到的小流量挑距计算值和实际工程吻合良好,均可直接用于挑流消能反弧鼻坎下游的防护设计。研究成果可为工程设计提供参考。     

平原感潮河网地区水闸泄流能力探讨

根据北濠闸2006年3~7月调水试验资料,分别利用现行水闸设计规范中的两种算法计算了北濠闸泄流能力,并与实测泄流量比较.结果表明,两种算法计算值都有一定程度的偏差,算法1计算值偏大,算法2计算值偏小,取两者平均值作为泄流量精度较高.建议在条件许可时应做水闸调水试验,并结合物理模型试验最终确定合适的水闸泄流能力.     

300 MW机组水力排渣自动控制系统的设计与应用

本文以某电厂2×300 MW机组水力排渣系统为例,根据水力排渣的工艺特点,提出自动控制系统的总体设计方案,包括设备级PLC的组态、管理级IPC的监控、测量仪表的选型和软件程序流程框图的设计等,供工程技术人员一起商榷并探讨。     

起挑流量和终挑流量的拟合分析

贴坎水流在泄水建筑物挑流消能中客观存在,起挑流量和终挑流量的确定直接影响到鼻坎及下游的安全性和防护设计。通过水工模型试验,研究高水头泄水建筑物在一定泄槽底坡条件下,不同反弧半径、挑射角度对起挑流量和终挑流量的影响。并在试验成果的基础上,通过数学回归分析,分别拟合得到起挑流量、终挑流量的计算公式。经实例验证,拟合公式可直接应用于实际工程,可为工程设计提供参考。     

正虹吸管道水力特性试验研究

通过室内正虹吸输水管道输水能力试验,观测分析了不同安装高度下管道内气液两相流流态。结果表明,安装高度越高,管道内水流汽化现象越严重,常规有压输水管流量公式已不适用于水流发生汽化后的正虹吸管道。综合考虑各因素对过流量的影响,结合量纲分析法与数值拟合法,对常规有压管流量系数进行了修正,获得适用于汽化现象较明显、长度在23.875m以内、安装高度不大于7.5m的非驼峰式虹吸管的输水流量公式,并通过试验检验了公式的有效性。     

求解守恒形式的圣维南方程中处理不规则断面的一种改进方法

为改进利用圣维南方程处理不规则断面的方法,采用Godunov格式的有限体积法求解双曲守恒型圣维南方程。模型以水位和流量作为控制变量,利用能有效捕捉激波的HLLC近似黎曼算子计算界面通量;对于不规则的天然河道断面,采用复化Simpson公式计算相应的静水压力项;推导了离散摩阻源项的半隐格式,提高了模型的稳定性;利用TVD-MUSCL方法重构界面变量,采用改进的Euler法实现了模型空间和时间上的二阶精度。算例验证表明该模型具有良好的稳健性和实用性,能够准确模拟具有任意断面形状的天然河道中急缓交替的浅水流动。     

宁夏汉延渠斗口闸孔出流的水力计算

分析了宁夏汉延渠斗口闸孔出流存在的主要问题。通过试验提出了闸后暗涵自由出流、淹没出流以及有压管流流态的判别方法,提出了相应的水力计算公式,可供工程采用。     

循环函数法、矩阵法与等效焓降法之间的联系

导出了加热单元进水系数、加热单元出水系数的计算通式,简化了循环函数法中流量分布的计算方法.提出了回热系统整体单元概念,将矩阵法的流量分布计算方法引入了循环函数法中,导出了辅助循环做功量的计算通式.比较了矩阵法、循环函数法与等效焓降法的优缺点,指出矩阵法在计算回热系统流量分布方法有优势,应将其引入循环函数法中,解决其中的流量分布计算问题.循环函数法是固定热源(锅炉)的分析方法,辅助循环的冷源位置和所涉及的回热加热器组随辅助循环的不同而不同;等效焓降法是一种固定冷源(凝汽器)的分析方法,辅助循环不同只与其焓矢量有关.对于同一的热力系统,循环函数法的计算量要比等效焓降法的计算量大.     

高坝泄洪诱发环境噪声试验研究

针对原型高坝大功率泄洪引起的噪声影响范围广、难以定量评估的问题,采用大尺度水工模型量测泄洪消能时的噪声场,根据噪声场的主要声源建立了噪声强度概化模型,对试验数据回归分析得出泄洪水舌入水时的辐射声功率。试验结果表明,水舌入水时辐射声功率与水舌入水角度有关,入水角度越小,辐射声功率越大;挑流水舌入水角度随着泄流量增大而逐渐减小,挑流水舌辐射声功率随着泄洪功率增大而呈抛物线增长。