水击压力对泄洪输水隧洞结构配筋的影响

水工隧洞设计时，通常将水流势能作为计算依据，常常忽略了水流动能在闸门关闭时形成的水击压力对隧洞结构配筋的影响。以某水库正常蓄水位工况下泄洪为例，计算不同闸门关闭时间产生的水击压力，从而分析得出水击压力对泄洪输水隧洞配筋影响。     

南水北调西线阿安引水隧洞水力学试验研究

南水北调西线阿安引水隧洞具有水头高、流速急、定流量、变闸门开度、水位变幅大等特点,借助于水工模型试验对输水洞在不同工况运用下的水流流态、泄流能力、压力特性及关键部位的空化特性、闸门区水流特性、消能工体型等进行了较系统的研究、分析,并对洞内消能工体型进行优化。在工作闸门区突扩跌坎处,选择合适的体型并严格控制表面不平整度,可达到防止或减小空化的目的。     

某隧洞出口段水工模型试验研究

通过水工模型试验,验证了各种工况下某隧洞出口段的水流流态和消力池的消能效果及水流对下游渠道可能产生的冲刷影响。试验测得隧洞糙率为0.011 6和输水渠道糙率为0.012 5时,水流流态和水力学参数与实际运行工况吻合较好;当工程流量大于61.23 m3/s时,消力池消能不太充分,对下游渠道产生较大冲刷破坏。     

多用途水工隧洞水力特性及运行方式研究

水利水电工程中的过水隧洞有导流洞、泄洪洞、放空洞以及发电引水洞等,它们各自具有一定的水流适用条件,对单一用途的水工隧洞,其洞内水流特性较容易把握。当由于技术、经济条件让一条隧洞具备多种用途时,隧洞将面临着不同运行阶段显著的水力差异性考验。结合某水利工程多用途水工隧洞水力模型试验,研究了集导流、泄洪、放空及发电引水等功能于一体的陡坡隧洞在不同运行阶段的相关水力特性。结果表明当作为泄洪隧洞在正常工况下运用时,隧洞进口前和洞内流态均较正常,洞内最小压力满足水工隧洞设计规程要求;当作为导流隧洞和放空洞运用时,隧洞进口在一定水流条件下会形成吸气型立轴漩涡,并在洞内形成形态不断变化且不断溃灭的气囊,在较长的洞段及较大的流量区间内,洞内还会出现明满交替流以及发电支洞岔管引起的明流冲击波、水流折冲等不良流态,上述水流现象会引发洞壁的有害振动或空蚀破坏。通过试验优化,并结合隧洞末端工作闸门的合理调度,提出了多用途水工隧洞的安全运行方式。     

深埋隧洞重力自流输水快速关停策略研究

为提高深埋隧洞重力自流输水系统应对突发事件的快速响应能力,以罗田水库-铁岗水库输水隧洞工程为例,通过建立水力过渡过程数值计算仿真模型,对闸门或阀门的特性及布置等因素进行了分析,提出了一种可提高输水隧洞水流截断速度并保证系统运行安全性的有效阀门快速关停策略。研究成果对其他类似工程具有一定的参考价值。     

引水式电站异形尾水渠的水力特性研究

本文针对有压引水隧洞末端特殊的地形条件,考虑到引水隧洞的引水兼顾发电功能,提出布置异形结构尾水渠结合调流阀共同运行的方式,以满足结构布置和功能要求。由于尾水渠的体型直接影响尾水流态及流速分布,关系到引水隧洞输水的效率及电站机组运行的稳定,因此,文中通过水工模型试验的方法,研究不同工况下,锥形阀出口高速水流掺气、通气、流速分布等水力特性问题,验证了异形尾水渠结合调流阀消能方案的可行性,为同类工程问题的解决,提供了经验依据。     

双孔护镜门闸顶泄流水动力特性与流态特征的三维数值模拟研究

江苏南京三汊河河口闸工程采用双孔护镜闸门,为了准确揭示其典型挡水工况下(大闸门关闭,闸顶溢流)闸后水流的水动力特性与流态特征,本文建立了基于时均雷诺方程和RNG k-ε紊流模型方程的封闭模型方程组,对河口闸典型挡水工况的泄流流态进行了三维数值仿真研究。采用非结构化四面体网格和分体网格技术对复杂边界条件下的数值模拟进行优化。计算结果与物理模型试验结果吻合良好,揭示了典型挡水工况下水闸下游水流流态、涡漩结构规律和流速分布特征,对这种新型闸门的安全运行与结构稳定具有重要意义。     

庙宫水库新增排沙洞水流特性及调度运用

庙宫水库新增排沙洞运用水位变幅达32.6m,随着库水位的变化,洞内将出现全洞明流、进口有压流洞身明流、明满流交替、有压流等水流流态,运行情况复杂.应通过对进出口闸门的调控,避免洞内出现危及建筑物安全的水流流态.在一定库水位的范围内,出口弧形工作闸门应该局部开启,使洞内不出现非稳定流,以保证隧洞的安全.经分析计算,确定了水库水位所对应的闸门开度.     

大跨度对拉式浮体闸门流激振动特性研究——以南水北调中线一期引江济汉工程对拉式闸门为例

为研究大型对拉式水工钢闸门的静动力特性及流激振动响应特性,以南水北调中线一期引江济汉工程拾桥河枢纽为依托,采用三维有限元方法对闸门结构进行静动力分析,并通过水弹性物理模型试验监测成果,验证结构分析的合理性以及闸门在不同运行工况下的振动特性,获得了作用于闸门结构的水流脉动压力荷载,取得了闸门结构在流固耦合条件下的固有振动模态参数,揭示了闸门结构在不同运行工况下的振动加速度、动位移及动应力响应特性。研究成果对工程今后的调度运行以及同类型工程建设具有参考意义。     

城门洞型输水隧洞明满流计算与试验

无压输水隧洞中受到闸门启闭而引起的明满交替流水力瞬变现象，通常会造成洞内的压力剧增，对工程安全运行造成威胁。为了探究城门洞型隧洞的明满交替流和明流过渡过程，实测了模型隧洞沿线断面水深或压力变化曲线，基于窄缝法原理，使用扩散法对实测工况进行数值模拟计算，将实测数据与计算结果进行了对比分析。研究表明：在下游初始水深逼近城门洞直墙高时，下游闸门突然关闭后，在大来流量下管路中出现压力瞬间陡增的完全明满流现象，水流向上游传播并伴随剧烈的掺气，在小来流量下表现为不掺气压力突升的临界明满交替流，回波造成二次压力剧增，断面压力达到峰值。窄缝扩散法对于从明流完全转化成满流的明满流过渡过程模拟效果较好，而对于临界明满流的模拟有较大的误差。无压流水力过渡过程数值模拟计算结果与实测值基本一致，反映了明渠水力过渡过程数学模型的合理性。研究成果可为深入研究这一复杂水力现象提供借鉴和参考。