泄洪洞中闸室出口侧墙掺气体型优化

采用RNG κ-ε紊流模型对某中闸室出口侧墙掺气体型进行数值模拟,以水流流态、压力分布及水翅强度等水力特性为指标对侧墙体型进行优化,并利用物理模型试验对推荐体型进行验证。结果表明,渐扩体型存在掺气盲区;突扩体型水流流态差;突扩+渐扩体型能够同时满足侧掺气和改善水流流态,水翅强度随渐扩长度增加而减弱,并能形成稳定侧空腔且侧墙上无负压产生,能有效避免空化空蚀。     

深孔突扩跌坎水力特性的三维数值模拟研究

针对突扩跌坎应用于高速泄流的深孔中其破坏因为众说不一的问题,通过对亭子口水利枢纽底孔突扩方案的三维数值模拟研究,分析了突扩跌坎型的压强分布、流速分布、底空腔和侧空腔的形态及整个流态分布,并进行了物理模型试验验证,结果表明,该突扩跌坎方案布局合理、有效,且物理模型试验与数值模拟结果吻合.     

渐缩突扩式洞塞水力特性的数值模拟研究

为了深入了解新型渐缩突扩式洞塞泄洪洞的压强分布和消能率等水力特性,采用三维RNGκ-ε紊流数学模型对渐缩突扩洞塞段水流进行了数值模拟研究,分析了雷诺数、收缩比和相对长度对渐缩突扩洞塞的局部水头损失系数和最小压强系数的影响,并与顺直洞塞的对应水力参数进行对比。结果表明,渐缩突扩洞塞的局部水头损失系数和最小压强系数主要受收缩比和相对长度的影响,且收缩比的影响比相对长度显著。随着收缩比和相对长度的增大,局部水头损失系数和最小压强系数相应减小。与顺直洞塞相比,渐缩突扩洞塞的消能率较小,但具有更强的抵抗空蚀破坏的能力。     

大石涧水库溢流特性与坝下河道冲刷模型试验研究

基于物理模型试验探讨了大石涧水库溢流坝的溢流特性及不同洪水工况下坝下河道冲刷特性,发现大石涧水库溢流表孔体型设计合理,泄流能力满足设计要求;溢流堰面压强分布合理,最小负压值满足规范要求,不易发生空蚀破坏;采用连续鼻坎挑流消能,对泄水建筑物的安全性无影响,但受两岸回流影响,下游护坦末端在小流量条件下会产生冲刷;下游河道主...     

潘口水电站泄洪洞三维数值模拟

为研究采用数值模拟方法分析岸边泄洪洞水力特性的可行性,采用Fluent商业应用软件对潘口水电站岸边泄洪洞进行了三维数值模拟,得到了泄流能力、典型断面流速、沿程底板压力、水面线及洞顶富余等水力要素的分布特点。数值计算结果与模型试验结果比较表明,两者吻合较好,可见采用数值模拟方法研究潘口水电站泄洪洞的水流特性具有可行性,各种边界条件的设定较为合理,能够模拟出真实情况下的各项水力指标,研究结果对体型优化有一定指导作用。     

溢流坝进水口导墙体型优化试验与数值模拟研究

为了探究不同布置形式的溢流坝进水口导墙对工程运行的影响,以直线型和直线圆弧组合型两种布置形式的导墙为例,通过整体物理模型试验和数值模拟的方法分析了闸孔进口及土石坝附近的流态、流速、紊动能等水力学特性。结果表明,直线型导墙会使其附近水流流态紊乱,降低临近闸孔的泄流能力,还会冲刷土石坝坡脚;直线圆弧组合型导墙可有效改善直线导墙形成的不利流态,为闸孔稳定泄流提供保障。研究结果可为其他类似工程导墙布置提供参考。     

涡轮大扩张过渡段的流动分离与控制数值研究

现代高性能涡轮机械中,研究者一直在努力提高其气动性能,体现在涡轮气动参数设计上就是：每个级利用最大焓降、最小的轴向长度、最少的每排叶片数、设计工况最高的效率。这些气动设计特点使得航空涡轮低压级静叶入口段具有较大的向外扩性,给发动机内外端壁及其高低压过渡段的设计带来了难度。通过数值模拟,探讨了一种减小扩压段流动分离的型线设计方法。     

降低泄水闸胸墙底缘负压的数值模拟研究

鉴于胸墙底缘线型是带胸墙的泄水闸水力优化设计的重要内容,以珠江流域西江水系大藤峡水利枢纽工程为例,数值模拟采用标准κ-ε紊流模型,水气两相流耦合采用VOF法,网格划分采用胸墙底缘局部加密和其他区域渐变,上下游水力边界采用垂向分布的压力边界条件,模型求解采用非恒定流方法,计算步长采用自适应变步长法,从水流流态、时均流速分布、紊动动能分布、时均压力分布等方面进行泄水闸胸墙底缘线型优化设计。模拟结果表明,与采用椭圆和直线相切的两段线型相比,泄水闸胸墙底缘采用一段椭圆曲线线型泄流能力符合要求的同时,可降低胸墙底缘负压满足设计要求,保证了建筑物安全。     

赤道几内亚吉布洛上游调蓄水库泄洪建筑 物流态三维模拟计算

吉布洛上游调蓄水库位于赤道几内亚RIO WELE河上,本水库工程规模大、洪水标准高。为了更合理地确定泄洪建筑物的工程布置和体型设计,需对泄洪建筑物的水力学问题进行深入研究。因此,主要利用CFD（Computational Fluid Dynamics）即计算流体动力学技术对首部枢纽泄水建筑物进行数值模拟,验证泄水建筑物泄流能力、流态等水力学条件,为工程设计提供设计依据。     

赤道几内亚吉布洛上游调蓄水库泄洪建筑 物流态三维模拟计算

吉布洛上游调蓄水库位于赤道几内亚RIO WELE河上,本水库工程规模大、洪水标准高。为了更合理地确定泄洪建筑物的工程布置和体型设计,需对泄洪建筑物的水力学问题进行深入研究。因此,主要利用CFD（Computational Fluid Dynamics）即计算流体动力学技术对首部枢纽泄水建筑物进行数值模拟,验证泄水建筑物泄流能力、流态等水力学条件,为工程设计提供设计依据。     

宽尾墩体型对高拱坝表孔最大压力的影响

宽尾墩应用于高拱坝表孔后会增大壁面压力,在一定程度上增加了结构设计难度,为探究表孔壁面最大压力与宽尾墩体型之间的关系,采用数值计算方法研究了宽尾墩收缩比、收缩率等体型参数对高拱坝表孔流道中心线及侧墙最大压力的影响。结果表明,堰面中线与侧墙最大压力均随收缩率的增大而增大,随收缩比的增大而减小;并推出表孔流道中线及侧墙最大压力与收缩率、收缩比之间的定量计算公式,从而为表孔宽尾墩的结构设计提供参考。     

折流坎高度对导流洞交汇段水力特性的影响

针对竖井旋流泄洪洞与原导流洞交汇段后水流冲顶、流态紊乱的问题,结合某导流洞改建工程,通过水工模型试验,研究了不同高度折流坎对交汇段后水力特性的影响。结果表明,随着折流坎高度的降低,折流坎压强增大,最大压强均出现在上游侧;随着折流坎高度的降低,导流洞内的水流逐渐平顺;增设折流坎后,交汇段的局部水头损失降低了8.627%～15.063%,且折流坎高度降低,局部水头损失减小。综合考虑发现设计工况下体型d(折流坎高度约为1.05倍的来流水深)相对较优。研究结果可为类似工程提供参考。     

压力对喷动流化床流动特性影响的数值模拟

建立了1台热输入0.1 MW的加压喷动流化床煤部分气化炉和相同尺寸的冷态模型试验装置,通过试验和数值模拟方法分析了压力对喷动流化床流动特性的影响.数值模拟采用了非稳态欧拉多相流模型,研究结果表明:随着工作压力增大,床内的中心喷动区和环形区的空隙率均相应减小;颗粒在较高工作压力下的轴向速度大于较低压力工况下的速度值;在压力为0.1～0.3 MPa时,模拟工况的流动状态与试验结果相符.     

二级齿墩式内消能工的数值模拟

为了进一步研究齿墩式内消能工的水力特性,提出了一种新型的消能方式,即二级齿墩式内消能工。通过建立标准κ-ε数值模型对单级齿墩式内消能工进行数值模拟,并与物理模型试验的结果进行对比,验证了模型的准确性,进而对二级齿墩式内消能工的部分水力特性进行数值模拟。结果表明,在齿墩段间距不变的条件下,随着面积收缩比减小,管道的过流能力变弱,消能率增大,压强降幅明显;在面积收缩比不变的条件下,齿墩段间距在一定范围内的增长会使管道消能率变大,过流能力减弱,最小空化数减小,产生负压和空化现象的可能性增加;当齿墩段间距大于80 cm时,管道的过流能力及消能率基本保持稳定。     

气化炉内气体穿越液池过程中气泡特性的数值模拟

采用数值模拟方法对含尘气体通过下降管穿越液池过程中的气泡特性进行了研究,展现了该过程中池内气泡生成、破碎和液滴飞溅等一系列行为过程,分析了下降管出口气流速度、静态液位和突扩比等实际操作参数对气泡分布和气液界面面积等气泡特性的影响．结果表明：轴向含气率分布随气流速度的变化存在一个转折点;液面以上空间的含气率随着突扩比的减小而降低,而在液面以下区域,含气率随着突扩比的增大而降低;随着气流速度的增大、静态液位的升高及突扩比的减小,气液界面面积增大．     

分期导流束窄河道泄流物理试验及数值模拟研究

以某航电枢纽施工导流工程为例,采用MIKE21软件对施工导流中的束窄河道泄流进行了数值模拟,分析了围堰体型对束窄河道水流流态的影响,对围堰体型进行了水力优化,并利用物理试验进行了验证。数值计算及物理模型试验结果表明,优化后的围堰头部有助于减弱回流及水流侧向收缩。     

王瑶水库泄洪洞破坏原因及加固措施

介绍了王瑶水库泄洪洞明流段底板及侧墙的破坏现状及所造成的原因分析,提出采用钢筋网加钢纤维混凝土喷锚处理措施来修补被破坏的结构是一种有效、方便的工程措施.为钢纤维混凝土在水工结构上的应用提供一些可借鉴的经验.     

三种紊流模型模拟溢流坝泄流精度的对比分析

为研究不同紊流模型对溢流坝泄洪数值模拟的适用性和准确度,采用标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型及大涡模拟(LES)模型等3种经典紊流模型对某溢流坝泄流过程进行数值模拟;同时,将数值模拟出的溢流坝坝面的水流流态、流速及坝面压强等溢流坝泄流过程的重要水力指标结果与物理模型试验结果进行对比分析。结果表明,RNGκ-ε模型对溢流坝泄流的流态模拟效果最好,与物理模型试验结果最为一致;LES模型对坝面水流流速、坝面压强及空化数的模拟效果最好;采用标准κ-ε模型模拟出的各个指标精度最低。因此,针对溢流坝泄流过程数值模拟,应优先采用RNGκ-ε模型和LES模型。     

尾水渠出流的数值模拟及体型优化

针对某电站尾水渠实际情况,应用k—ε模型和控制体积法建立了三维紊流数学模型对原设计体型进行模拟,并将计算结果与物理模型试验的测量结果进行比较,验证了三维数值模拟计算的准确可靠性。在此基础上,根据工程的实际需要对尾水渠不同体型进行了流态、流速分布及能头损失的数值模拟,为尾水渠体型优化提供了建议。     

泄流建筑物异型挑流鼻坎三维设计研究

受地形地质条件限制,水利工程中常采用异型挑流鼻坎解决消能问题,但也给异型挑流鼻坎体型的设计带来很多难题。为研究某水库工程的挑流鼻坎最佳体型,运用BIM三维建模技术,采用挑流消能鼻坎底板和边墙三维联动,改变挑流鼻坎的边墙偏转角、底板右挑高角和挑角三个参数进行结构优化设计。通过对三个设计方案进行数值模拟比选出最佳方案,并推求出最优挑流鼻坎的底板三维函数。结果表明,偏转角为19.814°、右挑高角为0°~arctan(1/12)、挑角为25°方案的挑流水舌成功规避了右岸冲刷,消能效果良好,对泄流建筑物的异型挑流鼻坎三维设计具有重要参考意义。