江口水电站斜门槽水力特性研究

 结合江口水电站溢流坝中孔检修闸门，进行了高水头斜门槽水力特性试验研究。试验内容包括闸门在动水下降过程中的闸门区水流空化特性、闸门关闭速度、闸门底缘体形、水流流态、通气孔风速、进气量对闸门持住力的影响。试验成果表明：中孔检修门槽布置符合我国高压闸门设计规范推荐的平面门槽形式；当闸门在全开及设计水位运行下，门槽区水流空化数为0.8～0.9，不会有空化发生,但因中孔为斜门槽，为克服水流对斜门槽的冲击力变化，应适当增大错台。推荐了方案5底缘布置形式。     

表孔门槽的空化特性分析

表孔门槽与二维凹槽在水力特性上有很大的差异，这决定了它们在空化特性上也有所不同.由于流动形式和堰面曲率的影响，表孔水流往往在堰面上压力低、流速高；在门槽底部，由于压差的作用，槽内旋涡常常随绕流从下游角隅绕出槽外.堰面、涡心以及绕流区的交汇，使压力剧烈下降，极易在门槽下游边墙底部发生混合型空化，其初生空化数远大于水洞中二维凹槽的初生空化数，应在设计中引起重视。     

高水头深孔平板门门槽水力特性研究

平板闸门门槽内的水流流态十分复杂,容易因空化空蚀而破坏门槽。以卡基娃水电站放空洞工程为实例,采用水工模型试验探讨门槽附近水流流态、压力、空化数的变化规律。研究结果表明:有压式门后连接段能较好地改善门槽及门后连接段水流的流态;闸门全开时,各个区域没有负压出现,水流发生空化的可能性也较低;闸门局开时,门槽及门后连接段会出现负压,最大负压出现在门槽的底板处,水流发生空化的可能性也较大;水流的脉动表现出明显振幅大、频率低的强紊流脉动压力的特点。研究成果对于高水头深孔闸门门槽的设计具有一定的借鉴意义。     

三门峡大坝双层泄水孔原型噪声观测与底孔改建设计

三门峡大坝泄流排沙孔原为施工导流底孔，其体型不满足黄河高含沙水流的要求，泄水后其斜门槽、工作门槽导轨等部位发生严重破坏。为了查明破坏机理，提出合理的改建措施，于１９８９年对双层泄水孔进行了原型噪声观测。本文介绍了噪声测试水流空化的原理、方法及成果，对照水工模型试验及底孔破坏情况进行了分析，对改建方案进行了论证。此次原型噪声观测为水工建筑物水流空化情况测试和判断提供了新的途径，底孔改建为改善水力条件     

斜交桥墩局部冲刷坑形态试验研究

为研究斜交桥墩在多沙河流上的局部冲刷问题,利用1∶100正态模型水槽对不同斜交角度长方体圆墩进行了系列试验,对桥墩在不同水流强度、斜交角度条件下的冲刷坑形态进行了系统观测和分析。结果表明:斜交桥墩冲刷坑的几何特性与正交桥墩存在较大区别,当单宽流量为10 m3/(s·m)、斜交角度为15°以上时,桥墩会出现共轭冲刷坑;当桥墩斜交时,背水侧会出现顺时针旋涡水流下降区,迎水侧墩尾处受水流顶冲出现局部冲刷坑;桥墩局部冲坑深度、体积、范围等要素均随水流强度及斜交角度的增大而增大,墩尾冲刷坑深度约为墩前的0.7倍,桥墩冲刷坑面积与桥墩投影面积比的最大值为32.4;水流强度较小时规范公式计算值与试验值较吻合,水流强度较大时规范公式计算冲深小于试验值,二者比值为0.66～0.92。     

溢流表孔门槽水力特性三维数值模拟研究

表孔门槽内水流流动具有较强的三维性，与二维凹槽水流有很大差异。为了研究其空化性能，采用标准k-ε紊流模型对溢流表孔门槽的三维流场进行了数值模拟，给出了水面线、壁面压力分布、流场等水流特征。计算结果与物理模型试验结果吻合良好，揭示了门槽下游底部角隅以及与之邻近的堰面处出现负压的原因；提出了在表孔门槽空化特性研究中应予以重点关注的部位。     

三峡工程表孔体型空化试验研究

根据三峡工程溢流坝表孔设计体型,通过减压试验 ,研究了体型的空化特性。成果表明：WES曲线坝面为免空蚀体型; 挑流鼻坎虽有弱空化现象,但空蚀的可能性不大;工作门槽体现为蒸汽型空化特征,其强度 随工作水头增大而加剧。对两道门槽进行局部体型修改后,两者的空化特性均有明显的改善 。要达到完全免除空化之目的,有待进一步优化。     

高水头附环闸门水力特性及闸门启闭力试验研究

结合某水电站泄洪中孔在140 m水头条件下的附环闸门,采用模型试验的方法对其相关水力特性,包括流速达40 m/s量级的门槽区水流空化特性、附环闸门启闭过程中的门槽区水力变化特性、门后通气设施的掺气效果、闸门启闭力等进行研究。实验中测量了门槽段的时均压力分布、脉动压力与能谱以及附环事故闸门后通气管风速等。结果表明:附环闸门不会造成水流空化现象,且错台高度控制在0.02 m设计范围内其安全性能有保障;在闸门闭门过程中,闸门连接杆先承受拉力后承受压力,可据此选择相应的闸门启闭力容量。     

高水头深泄水孔体型的研究

本文研究了高水头深泄水孔的两类有压短进水口和陡坡明流泄槽的体型,并提供了水力特性较好的体型以及此类深泄水孔泄流能力和空化数的估算方法。     

三峡工程泄洪深孔陡槽方案试验研究

 通过对三峡工程泄洪深孔陡槽方案的流态、泄流能力、压力分布等物理量的测量，对其压力特性和空化特性进行了分析。结果表明，其泄流能力能满足设计要求，明槽段压力有显著提高，上游水位175m时的最小空化数亦达到0.28。陡槽方案对提高明槽段的压力及空化数，效果明显。     

离心泵空化诱导的非定常激励特性

为了研究离心泵空化诱导的非定常激励特性，采用数值模拟方法，分析了泵叶轮内压力脉动、涡量脉动及径向力特性。结果表明：叶轮内压力脉动的主频均为叶轮转频f_i,涡量脉动的主频为1/5f_i、f_i、2f_i;压力脉动强度从叶轮进口到出口逐渐增强；涡量脉动强度在叶轮出口处最大，进口处其次，叶片中部最小；空化发展诱发低频压力脉动和低频涡量脉动；径向力的大小和方向，由于空泡排挤作用而发生变化，空化充分发展时空泡脱落和溃灭，导致径向力骤增。对离心泵内空化诱导的振动和噪声产生机理的深入研究提供了参考。     

压力梯度区空化特性试验研究

选择二元反弧明流，对压力梯度变幅大、水流结构复杂的反弧段及其下游的水流进行了空化研究。结果表明，随紊流边界层的发展，下切点和水平段连结处，局部绕流速度增大，压力大幅降落，水流紊动加剧，边界层中心附近紊流强度和切应力均达最大，空化数最小，因而，是空化易发部位     

高水头斜门槽水力特性及闸门持住力研究

结合江口水电站溢流坝中孔检修闸门，进行了高水头斜门槽水力特性试验研究，内容包括闸门在动水下降过程中，闸门区水流空化特性，闸门关闭速度，闸门底缘体型，水流流态，通气孔风速，进气量对闸门持住力的影响，测定闸门持住力以确定启闭机容量。     

构皮滩水电站泄洪中孔体型空化特性试验研究

 构皮滩水电站泄洪中孔出口布置型式分平底式和上弯式两类,其最大运行水头 95.36 m ,事故检修门采用倾向上游的斜门槽,门槽区域流速超过30m/s。由减压模型试验成果知,上弯式中孔门槽区蒸汽型空化强度未超过初生阶段,其体型基本上为免空蚀体型;平底式泄洪中孔门槽区域空化严重,蒸汽型空化达发展阶段,通过体型优化方案比较,采取减小有压段出口面积或扩大有压段断面尺寸的措施都可有效解决上述问题。因此泄洪建筑物有压段内布置斜门槽时,应控制门槽断面平均流速不宜过大,否则其会较直门槽更易产生危害性较大的空化。     

微型高速离心泵多工况内部空化特性分析

基于CFX软件和RNG k-ε湍流模型,研究了不同流量和不同进口压力条件下泵内空化流动的特性。通过Rayleigh-Plesset方程均相流动空化模型分析了叶轮内的空泡数与叶轮扭矩随空化系数变化的关系,空化的初生、主要位置和流道的静压变化特性。结果表明:空泡体积随空化系数的减小而增大,空化初生在叶片前缘及附近流道。随着进口压力的减小,诱发空化的低压区主要集中于叶片与流道的中部且压力分布不均匀。各小流量工况下,扭矩变化随着空化系数的减小而减小,在空化系数较大时,不同工况下的扭矩均会有不规则波动且各曲线变化临界点会随着流量的增加逐渐向前移动,但总体变化趋势大致相同。本文研究的微型高速泵内空化流场的特性及空化对泵稳定运行性能的影响可供设计较高运行效率的微型高速离心泵参考。     

坝体泄洪深孔明槽段体型研究

通过对三峡泄洪深孔明槽段体型试验研究,比较了明槽段不同抛物线型的压力特性和空化特性,并提出了明槽段陡槽方案。研究结果表明:陡槽方案较之抛物线方案,压力特性和水流空化特性有显著改善。陡槽方案是免空化的,而抛物线方案较难达到免除空化;并且陡槽方案对有压段压力及空化特性,以及泄流能力均没有影响。因此,对于高速水流条件下的明 槽段体型,陡槽方案是一种较为适宜的布置形式     

坝体泄洪深孔明槽段体型研究

通过对三峡泄洪深孔明槽段体型试验研究 ,比较了明槽段不同抛物线型的压力特性和空化特性 ,并提出了明槽段陡槽方案。研究结果表明 :陡槽方案较之抛物线方案 ,压力特性和水流空化特性有显著改善。陡槽方案是免空化的 ,而抛物线方案较难达到免除空化 ;并且陡槽方案对有压段压力及空化特性 ,以及泄流能力均没有影响。因此 ,对于高速水流条件下的明槽段体型 ,陡槽方案是一种较为适宜的布置形式。     

东风水电站溢洪道工作门槽的空化特性研究

本文针对东风水电站溢洪道,着重分析研究了其门槽的空化特性,指出了影响门槽空化的因素:来流条件、进口边墙、堰面曲线、门槽结构尺寸、过闸流态。通过试验研究为设计部门推荐出了适合于工程的合理方案。     

某工程闸门水力特性及闸门启闭试验探讨

应用模型试验方法对某水工附环闸门水力特性、门槽区域水流空化特性、门后通气设施掺气效果、闸门闭门力等进行分析探讨,并进行了门槽段时均压力分布、能谱、脉动压力及通气管风速等的测量分析.分析结果显示,附环水工闸门在闸门全开、启闭及闸门附环与流道形成错台等情况下均无水流空化现象出现,错台高度不超出0.02m时闸门运行的安全性有...     

门槽空化的特性分析及影响因素探讨

流经门槽的水流运动是一种复杂的水力学现象,门槽水流的空化会对闸门的正常运行造成严重影响。本文初步阐述了门槽空化的类型,发生的必要条件,门槽的水流结构及门槽中极易发生空化的部位。门槽的临界空化状态在研究空化现象时是很重要的,此时的水流空化数称为初生空化数;水流空化数大于初生空化数,将不会发生空化。本文总结了影响门槽初生空化有几何参数和物理参数两方面,并且详细介绍了几何参数中门槽的宽深比和错距比两个主要参数对门槽初生空化的影响情况。