异侧竖缝式鱼道水力特性及放鱼试验研究

本文试验研究了异侧竖缝式鱼道的主流轨迹、主流速度的沿程变化规律、横向流速分布的特征及其随流量的变化情况,并进行了放鱼试验。试验研究是在浙江工业大学大比尺鱼道中进行的,考虑5种典型流量(Q=8.78,18.94,27.55,34.95,40.65L/s),取h/3和2h/3两个水深,沿每一水深平面纵向有12条横线(x=0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110cm),每条横线上布设27个测点。通过试验研究,提出主流轨迹的经验公式、主流速度沿程变化的关系式、横向流速分布特征的半理论半经验公式等。另外,通过放鱼试验,给出过鱼对象(鲫鱼、河鳗)在主流低速区以及沿主流轨迹的溯游特性。     

同侧竖缝式鱼道水力特性及放鱼试验研究

本文在大比尺鱼道模型中对同侧竖缝式鱼道的水力特性进行了系统的试验研究,并做了放鱼试验。选择了5组典型流量,对每一组流量系统地实测了13h(h为相应流量的水深)平面、12h平面及23h平面各断面(x=0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100cm)的流速分布,分析了同侧竖缝式鱼道的流速分布形态、无量纲流速分布特征、断面最大流速沿程衰减情况、同一水深不同流量的流速分布。通过放鱼试验,考察了鱼类对不同流量的响应情况,提出同侧竖缝式鱼道的不足及其改进措施。     

竖缝宽度对竖缝式鱼道水流结构的影响

竖缝式鱼道具有流态稳定、对上下游水位变动自适应性强、过鱼效率高等技术特点,是目前国内外比较流行的鱼道布置方式之一,得到了广泛的工程运用。已有研究表明,影响竖缝式鱼道水流结构的参数主要包括各级水池的长宽比、导板长度、导向角度、以及隔板墩头体型等。本文在已有研究基础上合理取用竖缝式鱼道的长宽比、导板长度、导向角度等参数,采用数值模拟方法,进一步研究了竖缝宽度对水池内水流结构的影响,并给出了其合理取值范围。     

多喷孔射流的三维紊流数值模拟及消能分析

多喷孔淹没式套筒阀是一种用于压力管道的新型消能型式,它是利用多股多层喷孔使水流高速喷出后在消力池内卷吸、掺混,形成强烈紊动水流来消减能量。喷孔的大小、数量以及布置方式决定了该消能工的消能效率。本文采用RNGk-ε紊流模型对管道出口多喷孔射流消能进行了三维数值模拟研究,对喷孔的优化布置方式进行初步的探索,对该消能工的消能机理以及其它水力特性也进行了分析讨论。提出了断面余能比概念,并以此通过分析比较不同喷孔个数以及喷孔布置方式下的消能效果,发现喷孔交错梅花状布置的消能效果明显优于平行排列的布置方式,给出了断面比能与喷孔个数的变化曲线。     

大型立式泵站簸箕型进水流道三维紊流数值模拟

针对典型的簸箕型进水流道 ,应用紊流模型对流道内部流态及水泵吸水管各断面流速分布进行了数值模拟 ,计算结果符合实际情况。数值计算揭示了簸箕型进水流道内流动规律 ,进水流道吸水管下方存在奇点 ,如相关设计参数不当易产生漩涡。根据计算分析 ,提出大型泵道簸箕型控制参数 ,对于工程设计有重要参考价值     

糯扎渡水电站进水口分层取水数值模拟研究

为减免水电站下泄低温水对下游河段生态环境的影响,糯扎渡水电站进水口拟采用分层取水方案。结合糯扎渡水电站进水口两种取水方案（双层取水方案和多层取水叠梁门方案）,采用k-ε紊流模型对不同形式进水口的水力学特性进行了三维数值模拟,在进水口水头损失、流速分布以及流态等方面进行了分析和比较,从水力学方面论证了分层取水方案的可行性。数值模拟结果得到了物理模型试验结果的验证。     

水垫式旋转磨料射流喷嘴内流动特性的数值分析

设计了一种水垫式旋转磨料射流喷嘴,并对其内部流场流动特性进行了数值研究。采用高精度QUICK离散格式离散了雷诺平均的N_S方程和Realizablek_ε紊流模型,求解了喷嘴的内部流场,同时利用拉格朗日的方法对磨料颗粒的运动轨迹进行了追踪。该模型用同轴射流旋流燃烧室算例进行了验证,计算结果和实验值相吻合,表明适用于旋流流场的计算。喷嘴流场计算结果表明,流量比(切向与轴向入流流量之比)是决定喷嘴内流动状态的重要参数,喷嘴出口旋流数随流量比的增大而增大,并逐渐趋于一定值,磨料颗粒在喷嘴内的运动特性受流量比及磨料颗粒的粒径和密度影响较大。通过研究表明,对流量比以及磨料颗粒进行优选,能够获得破岩效果较好的旋转磨料射流,并且减少磨料颗粒对喷嘴的磨蚀,保证喷嘴的使用寿命。     

地表糙率对坡面流流速影响的试验研究

地表糙率是影响坡面流流速特征及变化过程的重要因素。本研究采用变坡试验水槽在粗糙粒径(d≤10mm)、单宽流量(0.04~0.24 L·s-1·m-1)和坡度(2°~12°)范围内,利用定床阻力冲刷试验系统研究坡面流平均流速与粗糙粒径、流量和坡度之间的关系。结果表明:随着地表糙率的增加,水流克服阻力做功增加,能量降低,流速呈指数函数减小。地表糙率不同会导致坡面流速的主要控制因素不同,当粗糙粒径较小(0≤d≤2.5mm)时,糙率、流量和坡度对流速均有显著影响,解释方差分别为19.8%、44.8%和27.8%;当粗糙粒径较大(2.5d≤10mm)时,糙率和坡度对流速的影响很小(影响程度分别占8.8%和1.5%),流量为主要影响因素(占84.1%)。经多元回归分析发现,糙率对流速的影响最大(54.6%),流量次之(30.8%),坡度最小(6.6%),三者可以较好模拟定床条件下的水流流速(R2=0.919),且流速与糙率负相关,与流量和坡度正相关。该研究结果有助于深入了解不同糙率的定床阻力下坡面流流速的时空分布特征,为坡面土壤侵蚀过程物理模型的建立提供科学依据。     

定床上丁坝流场数值模拟

建立了边界拟和曲线坐标变换下的平面二维变水深流函数-涡量数值模型.给出的坐标变换可用于三维;计算紊动扩散系数采用F分布,模型可用于变水深情况.用本文的模型,研究了单个丁坝与不同个数、不同形式的丁坝群产生的流速场与涡量场,给出涡量与漩涡回流范围.结果表明:计算得出的流函数、涡量、流速合乎规律;丁坝坝头处流速大,流速梯度即涡量也较大.本文方法较通常紊流模型及原参数解简便,为丁坝绕流数值模拟的一条新途径.     

变流场情景下基于鱼类游泳特性的上溯通道分析

水电开发对洄游性鱼类的生境造成了影响,预测目标鱼类洄游期的上溯通道可为修建过鱼设施提供依据,从而减缓其负面效应。本文选取虎渡溪航电工程的下游河段作为研究区域,将长薄鳅、白甲鱼、异鳔鳅鮀作为目标鱼类,针对几种目标鱼类的游泳能力对不同流速进行分区后,得出了适用于多种过鱼目标的流速适宜度曲线,然后对研究区域过鱼期的典型流量进行了数值模拟。根据流速适宜度曲线对研究区域的多种过鱼目标进行了流速适宜度评价,并由评价结果预测了满足多目标过鱼要求的上溯通道。结果表明：流速适宜度评价最优区域出现的位置随流量变化而有所不同,低流量运行条件下出现在主流区域,而高流量运行条件下出现在主流区域两侧;上溯的通道面积占总面积的比例也随流量变化而有所不同,低流量运行条件下的占比约为高流量运行条件下的3 ~ 4倍。根据预测通道特征,对鱼道的进口布置及电站运行调度提供了建议。该结果可为相关鱼类的保护工作提供依据。     

浓相正压气力输送流动特性研究和系统选择

浓相正压气力输送应用广泛,但存在计算繁琐、参数选择复杂等问题。通过分析目前气力输送方式及管道长度、流速、灰气质量比对管道压力的影响,阐述管道输送特性,找出堵管原因,并给出悬浮速度的选择方法,为浓相正压气力输送设计中的节能降耗提供指导性结论。对已有气力输送系统的计算理念进行归纳整理,提出"试算法"选择系统参数的方法:根据系统出力及外部条件对系统参数作初选,算出系统阻力;如果计算结果偏离经验数据,则需对管径、灰气比进行调整,重新计算,直至得到合理的数值,并据此确定最终系统参数。