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。     

贯流式水轮机压力脉动特性及尾水管流态分析

本文以福建高唐水电站灯泡贯流式水轮机真机为研究对象,对贯流式水轮机满负荷工况、额定工况和低负荷工况进行了三维非定常数值模拟,各工况导、桨叶均为各自对应的最优协联角度,来分别研究三种工况压力脉动特性和尾水管的流动情况.结果表明,灯泡贯流式水轮机在导叶进口、转轮进口和尾水管进口压力脉动主要是受叶片通过频率影响,即由转轮旋转所引起的,而在尾水管出口主要受低频压力脉动的影响.同时,满负荷工况时,脉动幅值最小,尾水管流线相对分布均匀,形成的涡量最少,额定工况至低负荷工况,幅值越来越大,尾水管流线也越来越紊乱,漩涡数量明显增加.     

水轮机尾水管设计的CFD分析与模型试验研究

现有水轮机尾水管的设计方法往往造成机组运行中的众多水力问题,为得到流态良好的尾水管,基于某电站机组设计实例,采取"模型构建—数值模拟—试验论证"的模式,利用分区域造型法构建了尾水管的三维流场模型,并在额定工况下进行CFD流场数值计算和水动力学模型试验。通过对比仿真和试验结果可知,二者的偏差在合理范围内。可见数值计算的参数设置基本符合实际运行条件,仿真结果的精度较高,流场性能良好。这为今后进一步探索尾水管的流场运动规律,奠定了基础。     

平板闸门闭门过程水流流态数值模拟研究

本文以某水利枢纽工程多道闸门为研究对象,采用VOF方法、UDF命令与动网格技术对其进行了数值模拟,得到了平板闸门闭门过程的水流流态与压力分布,发现随着开度减小,速度先增大后减小,压力先减小后增大,最值区域出现在开度0.6～0.7之间,最小平均压力27866Pa,最大平均压力36754Pa,揭示了水流流态与压力分布规律,随闸门开度减小会出现旋涡与水体分流现象,上下游顶缘压力均先减小后增大,下游底缘压力顺水流减小,上游底缘压力顺水流方向先减小后增大。研究了入口速度对水流流态的影响,发现入口流速不同对流道速度值有一定影响,对水流流态分布没有影响。     

抽水蓄能电站上水库流态CFD模拟分析

运用CFD软件Flow-3D和RNGκ-ε湍流模型模拟分析了抽水蓄能电站上水库的进/出水口位置及其形状对流态的影响,并模拟分析了某抽水蓄能电站上水库的流态变化,提出了优化建议。结果表明,上水库圆形库面、进/出水口前设置较长引水渠流态较好且利于主流扩散,当进/出水口两侧有一定距离时可减小环流对库岸的冲刷。     

旬阳钟家坪水电站溢流坝的面流消能设计与试验

研究了旬阳钟家坪水电站溢流坝的面流消能问题,通过分析确定了合理的溢流坝跌坎高度、鼻坎挑角和反弧半径等参数,并对下游水面线、水面波动和流速分布等情况进行了试验研究,为面流消能设计提供了依据,保证了设计的可靠性。     

抽水蓄能电站岔管流态CFD优化分析

采用CFD方法对抽水蓄能电站岔管流态进行优化,介绍了湍流模型和计算方法,利用突扩管、突缩管、渐扩管和卜型岔管等典型算例验证了CFD模拟的可靠性与准确性,并以某抽水蓄能电站岔管为例,分析了其流态变化规律和水头损失,优化了岔管扩散率、弯道曲率、管径、肋宽比等影响因素,并与原方案进行比较,结果表明优化方案可行且具有较高的可靠性.     

东坪水电站进水口流态改善技术方案模拟研究

受枢纽布置及建筑物几何形状等影响,许多水电站运行后进水口流态不佳,直接影响水能利用效率甚至危及机电设备安全。针对资水干流上东坪水电站存在的这类突出问题,综合考虑电站枢纽布置、库岸及河床边界条件、导墙布置型式等因素对电站进水口区域流态的影响,采用标准κ-ε模型,对多种改变边界条件的技术方案的进水口流态进行流场三维数值模拟,分析电站流场规律,寻求水流流态显著改善的技术方案。优化方案较好地解决了进水口水流流态问题,提高了电站发电效益,对类似工程问题具有指导意义。     

弯肘型尾水管的改形对回能系数与阻力损失的影响

以单边扩散角为6°的弯肘型尾水管为模型机、单边扩散角为任意值的尾水管为原型机,将各断面进行相似变换,构建出改形后的尾水管各断面形状及大小与单边扩散角的关系,并探讨了整个尾水管的总水力损失对提高整个水轮机的回能效率的影响,给出了流量、单边扩散角与回能系数、尾水管阻力损失间的关系,计算得出了改形后的尾水管.     

底流消能工水流结构与掺气浓度分布试验研究

底流消能工中水流紊动剧烈、大量掺气,面临着空化空蚀问题.为研究底流消能工气体迁移扩散运动与水流结构相互作用机理,采用水力学试验开展研究,对底流消能工进行水流结构划分,通过调整流量与尾坎高度,改变入射Fr数及跃后水深与跃前水深比,分别测出消力池内掺气浓度值,并分析数据研究水流结构区气体的运动机理,得到消能工内掺气浓度分布...     

黄登水电站燕尾型挑坎挑流消能适用性试验研究

针对黄登水电站泄洪消能原方案存在的问题,通过1∶50整体水工模型试验,研究了传统挑坎（窄缝坎、扩散坎、斜切坎）与新型燕尾坎在黄登水电站表、底孔上的适用性问题,分析了燕尾坎对挑流消能的影响。结果表明,与传统窄缝坎相比,燕尾坎对上游来流的适应性更好,挑坎边墙的动水荷载小,在拉近最近挑距、避免对右岸边坡和下游围堰堰脚冲刷的同时,减小了电站尾水区附近水流的波动,水垫塘内底板基岩的冲淤结果满足“护坡不护底”的要求,可供类似工程参考。     

一种新型燕尾坎消能工的流态和消能分析

为了提高孔洞类泄水建筑物的出口消能率,同时避免出口水流堵塞和空蚀破坏,提出了一种带跌坎和反坡的燕尾坎消能工。物理模型试验表明,燕尾坎中间槽的作用使出流分成两股,水流纵向拉伸,减小了落点水舌的平均流速,并使水舌掺气增加,消能率提高;设置跌坎和反坡,通过跌坎掺气和反坡对中间股水流的引导作用,避免消能工的空化和出口流动的水流阻塞,并在中间反坡的引导下,中间水舌按预设方向入水。与传统连续坎消能工相比,该消能工消能率提高15%左右。在分析消能率影响因素的基础上,给出了所提消能工消能率的经验表达式,为孔洞类泄水建筑物的出口消能设计及施工提供了参考依据。     

杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态的数值分析

运用三维湍流数值模拟方法对杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态进行数值模拟,分析进水流道的流场均匀度和出水流道的扩散均匀性,提出优化方案。模拟结果表明,优化后的竖井贯流泵装置,在均匀进流的条件下,进水流道内的水流流态较好,竖井两侧流道内的水流流速分布较均匀,未出现明显的漩涡、回流等不良流态,水泵进流均匀、平顺;出水流道通过设置中隔墩的长度,不仅水流流态得到一定改善,而且中隔墩两侧水流流量分配基本均匀,有助于保证泵站良好的出水条件。