高坝泄洪水流雾化问题研究介绍

雾化研究是新课题，来之于实际工程。在高坝泄洪过程中，由于雾化造成工程上的危害，如新安江雾化使变压器跳闸，被近停电；黄龙滩雾化形成暴雨，厂房被淹，造成停电；凤滩水电站雾化，形成大风大雨，交通中断。为此进行了系列原型观测，获得大量雾化资料，提高到理论分析，探讨泄洪水流雾化模拟方法，进行雾化预报研究，提出一些经验式，估计雾化的强度及范围，拟定防护措施，确保工程安全运行。     

窄缝消能与碰撞消能雾化水流研究

窄缝消能是挑流消能的一种特殊形式。本文对窄缝消能的雾化水流特性进行了初步的研究，提出了窄缝消能高速挑射水流的数学模型，同时对窄缝消能的雾流源量进行了分析。此外，本文还对碰撞消能的雾化水流问题进行了初步探讨。     

基于两相流模式的水流挟沙力研究

水流挟沙力是泥沙研究中一个重要课题,是指在一定水流和边界条件下单位水体能够输移的饱和含沙量。当水流挟带的泥沙量与挟沙能力匹配时,河床不冲不淤;当水流挟带泥沙量与挟沙能力不匹配时,水中泥沙将与河床泥沙发生动态交换,床面淤积或冲刷,对河流床面高程产生影响。作者从考虑悬移质含沙浓度的水沙两相流基本方程出发,导出两相流瞬时能量方程并由此建立新型水流挟沙力公式,收集水流挟沙力水槽试验资料对公式中的系数进行率定。采用另外一些水槽试验资料及河流观测资料对所推求挟沙力公式进行验证,结果表明本文建立的水流挟沙力公式对低含沙水流有较高的适用性。     

明渠挟沙水流的两相流模式

本文从两相流基本方程出发对明渠挟水流含沙量、流速垂线分布及近底层平均流动特性进行了理论研究，建立了一个新的泥沙扩散方程，并用大量资料进行了验证。结果表明：现有含沙量公式和流速垂线分布公式只是本文理论模式在低含沙量条件下的简化形式。当含沙量增加时，固相泥沙对流动结构的影响亦趋显著而不可忽略。精确模拟水沙流动，需要发展高级的两相湍流模式。     

三峡工程雾化水流溅水区的分析和计算

 分析了雾化水流溅水区的特性和建立了溅水影响范围的计算公式。内容包括: (1) 溅水现象和溅水水滴的反弹特性分析; (2) 溅水水滴抛射运动轨迹的计算; (3) 溅水影响范围的计算; (4) 模型试验的验证。主要结论: (1) 建筑物尽可能避免放置在溅水区内; (2) 溅水区的估算建议用考虑水舌风影响的溅水水滴溅抛运动方程计算。     

底流消能雾化的计算

本文系统地研究了底流消能水流雾化的物理过程和计算方法。得到了以下三方面的成果:(1)建议了底流消能水流雾化的物理模式;(2)提出了坝面溢流自由掺气和水跃区雾源量的计算模式;(3)提出了底流消能雾化流影响范围的计算方法。     

雾化水流溅抛水滴运动深化研究

雾化水流是水利枢纽高速泄流时所形成的一种特定的流动现象,溅水区则是雾流降雨强度最大的区域,其给工程带来的危害应加以特别关注.本文引用雨滴运动的研究成果对粒子的阻力系数进行修正,得到了溅抛水滴运动的阻力系数,而后又对溅抛水滴直径对溅抛长度的影响进行了初步探讨,加深了对溅水运动的认识.     

含沙水流中水力机械过流部件表面波纹的成因探讨

在含沙水流中运行的水力机械，其过流部位易受泥沙磨损，本文以边界层理论为基础结合Ｋｅｌｖｉｎ－ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ旋涡稳定性理论，对湍流边界层中颗粒的运动进行了分析，并提出了两相湍流边界层中决定颗粒运动规律的简化流动模型，即小扰动下连续分布的的相干大涡结构与颗粒的相互作用模型，数理分析表明，模型能较地描述水力机械过流部件表面鱼鳞坑或波纹状破坏轮廓的生成和发展过程。     

紊流场中固体颗粒运动轨迹的Lagrangian模型

本文用标准稳态K-ε双方程二阶湍流封闭模型模拟流场,在全面考虑固体颗粒受力情况的基础上,用跟踪颗粒运动的Lagrangian方法描述球形固体颗粒运动,数值求解了紊流场和颗粒运动轨迹。数值计算结果与实验结果相比是令人满意的。     

构皮滩工程泄洪雾化降雨强度及雾流范围研究

构皮滩工程泄洪流量和泄洪落差巨大,泄洪水舌入水激溅产生的强降雨及雾流对工程的安全以及电站的正常运行将产生一定的影响。通过物理模型试验研究和经验公式计算的方法,对构皮滩工程大坝泄洪雾化现象进行了较为深入的研究,分析了该工程泄洪雾化降雨强度分布特性,对降雨强度及雾流影响范围进行了预测。同时通过与相似工程类比,分析了构皮滩工程雾化降雨局部雨强大,雨强变化快以及两岸雨强分布不对称的特点。物理模型研究成果与经验公式计算和工程类比成果基本一致。     

小湾水电站泄流雾化水流深化研究

在“七五”、“八五”攻关的基础上，通过对小湾水电站泄流雾化的研究，进一步深化对高速泄流所产生的雾化水流的机理和防范措施的认识。其主要内容包括：（１）完善单一的较规则的挑流雾化水流计算模式，主要是完善充的横向扩散和考虑水弹性的溅水范围的计算方法；（２）水舌碰撞消能和窄缝消能的雾流量计算；（３）下游河床地形对雾化水流雨区的影响和两岸地形对雾充扩散的影响；（４）原型观测反馈计算；（５）小湾水电站泄务化影     

平面充分掺气散裂射流研究

水利水电工程中，高速挑流水舌在空气中的掺气及空气对其水流结构有很大影响，随着对消能与雾化问题认识的深入，这种影响愈来愈有必要加以深入研究并在工程中加以考虑。本文对平面充分掺气散裂射流的挑距进行了分析，并对其空中消能率随初始挑角，初始佛汝得数及初始含水浓度的变化进行了探讨。     

大型水利枢纽泄洪雾化原型观测研究

大型水利枢纽,尤其采用挑流消能工的高坝工程,在泄洪时产生的雾化降雨强度远超自然降雨,由此对枢纽正常运行、泄洪区交通安全、周围环境等均构成危害。对金沙江下游溪洛渡水电站大坝深孔泄洪时雾化影响范围、降雨强度分布、气象特性等进行了重点观测研究。结果表明:溪洛渡水电站深孔泄洪雾化降雨强度分布呈现局部降雨强度大、降雨强度沿纵向及岸坡方向递减速度快的特点;观测工况下最大降雨强度达4 704 mm/h;观测时段自然风速未超过3.5 m/s条件下,泄洪区最大风速达16.3 m/s;自然气压为0 kPa、空气湿度为85%左右时,最大气压约为96 kPa,空气湿度为100%。观测成果一方面可对溪洛渡水电站岸坡防护设计进行验证,并为以后类似工程的岸坡防护设计提供参考,另一方面可为其他研究手段的完善提供丰富详实数据,具有重要价值。     

NUMERICAL CALCULATION OF SOLID-LIQUID T WO PHASE FLOW BETWEEN STAY VANES IN HYDRAULIC TURBINE

1.　INTRODUCTIONMany phenomena of silt-laden water flow can be seen in most rivers of China.Theabrasion of silt-laden water flow to hydraulic turbine has become the most concern forhydraulic power station or pump station.It is always of interest to many engineers andresearchers because of its seriously destroying to the blade ofhydraulic turbine.And mostoftheir works are mainly the performance effect caused by silt-laden water flow,namely thestudy ofouter characteristic.Surface coatisful…     

面流消能的消能率计算：面流消能试验研究之二

论述了面流消能的消能机理,并应用量纲原理分析了试验成果,总结出了面流消能五种典型流态旋滚区消能率的计算式,可供设计选择消能效果好的流态作为主要的应用流态时参考。     

ATOMIZATION CAUSED BY BOTTOM FLOW ENERGY DISSIPATION

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＢｏｔｔｏｍｆｌｏｗｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｃｏｍｍｏｎｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆｏｒｆｌｏｏｄ ｒｅｌｅａｓｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｗａｔｅｒｈｅａｄ .Ｉｔｓｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｄｅｐｅｎｄｓｍａｉｎｌｙｏｎｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｔａｃｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｊｕｍｐ .Ｔｈｅａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｏｆｂｏｔｔｏｍｆｌｏｗｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ…