扩散段长度对侧式进/出水口水力特性的影响

以某上水库无调整段侧式进/出水口为研究对象,采用雷诺应力湍流模型探究了扩散段长度对进/出水口水力特性的影响规律,并从水力学的角度给出了扩散段长度建议值。结果表明：扩散段长度对侧式进/出水口水流运动存在显著影响,扩散段不宜过长或过短;对于进/出水口沿程流速分布,只有在抽水工况下扩散段长度才会对其产生影响,发电工况下基本不存在影响;对于水头损失、各孔口流量配比等其他水力指标,扩散段长度在双向过流时均会对其产生较大影响,随着扩散段长度的增加,各水力指标均先变好再变差;对于无调整段侧式进/出水口体型,当扩散段长度为隧洞直径的5.7～6.0倍时,各水力指标满足规范要求;当扩散段长度为隧洞直径的5.8倍时,进/出水口水力特性得到较大改善,且具有较好的水流流态。     

惠州抽水蓄能电站下库进出水口水工模型试验研究

惠州抽水蓄能电站下库采用侧式进出水口，一期尾水隧洞与进出水口采用同轴线布置，二期尾水隧洞在平面上布置有一弯道。通过物理模型试验对下库进出水口水力特性进行研究，测试包括发电和抽水两种工况下进出水口流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数，通过多方案比较，解决了下库出水口流速分布不均和出流偏流等问题。     

输水隧洞坡角对侧式进/出水口水力特性影响研究

抽水蓄能电站侧式进/出水口具有双向过流的特点,进/出水口自身体型参数对其水力特性具有很大的影响,但连接的输水隧洞布置型式也同样会影响进/出水口水力特性,若输水隧洞布置不恰当,将可能导致进/出水口出现不利的水力特性。利用RSM紊流模型,以某侧式进/出水口为研究对象,在进/出水口体型不变的前提下,研究出流工况不同隧洞坡角对进/出水口内部流态、拦污栅断面流速不均匀系数、水头损失系数及流量分配等水力特性的影响。结果表明,当隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时,进/出水口内部流态较好,反向流速区的沿程范围、拦污栅断面流速不均匀系数及水头损失系数均最小。因此,当进/出水口扩散段垂向扩散角不大且各隧洞坡角均满足地形、地质条件的情况下,隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时,可获得较优的水力特性。     

西龙池抽水蓄能电站竖井式进/出水口体型研究

西龙池抽水蓄能电站上库拟采用设盖板的竖井式进／出水口，通过物理模型试验对这种竖井式进／出水口的水力特性进行了研究，包括发电和抽水两种工况下进／出水口的流速分布、水头损失等．针对试验中发现的问题，改进了竖井式进／出水口的体型，指出弯道段体型对出流均匀性起重要作用。     

抽水蓄能电站侧式进出水口体型及水力特性研究进展

侧式进出水口是抽水蓄能电站广泛采用的水流过渡结构形式,是连接库区与输水管道的咽喉。该部位双向过渡水流结构较为复杂,对工程的运行效率及安全有重要影响,而合理的进出口体型是保证水流合理过渡和工程安全的关键。研究侧式进出水口体型及水力特性的方法主要有物理模型试验、数值模拟及原型观测。文章对进出水口前漩涡、进出口段水流过渡和水头损失等方面研究成果加以总结。分析了漩涡形成机理、诱涡因素及抑制漩涡形成的工程与非工程措施;明确了均衡过渡水流的工程要求及满足水流均衡过渡的结构体型设计准则;列举了部分工程进出水口体型参数、过渡水流特征数及进出流水头损失系数。     

竖井式进/出水口布置形式对水流特性的影响

抽水蓄能电站竖井式进/出水口总体布置及边界复杂,水流条件易受体型轮廓影响。为研究进/出水口布置形式对水流的影响,在计算方法得到试验验证的基础上,采用基于VOF两相流的RNG k-ε湍流模型对工程中常见的布置形式进行三维数值模拟,分析了扩散段形式和分流孔数对水头损失、流速分布及流态的影响。研究成果对竖井式进/出水口的水力设计具有重要参考价值。     

佛子岭抽水蓄能电站上库进出水口水力实验研究

佛子岭抽水蓄能电站上库采用侧式进出水口,本文通过物理模型试验,测试了发电和抽水2种工况下佛子岭抽水蓄能电站上库进出水口的流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数,并对库盆流态进行了观测。试验结果表明,佛子岭抽水蓄能电站上库进出水口及引水隧洞的体型布置是基本合理的,可供其他类似相关工程初步设计时参考。     

抽水蓄能电站侧式进、出水口的体型研究

通过对广蓄和惠蓄等工程进、出水口试验研究资料的总结和分析,对抽水蓄能电站侧式进、出水口的体型布置、入流漩涡、流量分配、流速分布、水头损失等及其改善措施进行了探讨。     

抽水蓄能电站侧式进/出水口水力设计研究

对已有的工程设计资料进行综合分析研究 ,并将基础性研究中的渐扩管与侧式进 /出水口的水力特性相联系和沟通 ,着重阐明扩散段的合理体型、分流隔墙的合理布置原则 ,提出各孔流道间流量不均匀比小于 1.1是体型良好的基本条件     

抽水蓄能电站侧式进／出水口分流特性研究

以琼中抽水蓄能电站为例,通过进／出水口水力学模型试验,研究分析了分流隔墩的布置形式对侧式进／出水口各流道分流特性的影响。研究成果表明：对于三隔墩四流道的侧式进／出水口,为改善进／出水口内流道的分流均匀性,边隔墩宜移至起始扩散断面处且宜适当调整边隔墩与中隔墩在起始扩散断面处的间距分配比例;在试验范围内宜将中隔墩前移,增大墩头与起始扩散断面之间的距离。     

泰安抽水蓄能电站下库进/出水口布置的设计思路

通过泰安工程下库进／出水口宽度、底板高程、扩散段、前池段以及尾水明渠的设计介绍，阐述了抽水蓄能电站进／出水口布置的设计思路，可供其它抽水蓄能电站设计进／出水口时参考。     

抽水蓄能电站侧式进/出水口拦污栅断面的流速分布研究

本文以某抽水蓄能电站上水库进/出水口为例,通过水工模型试验,研究了侧式进/出水口拦污栅断面的流速分布规律,着重分析了扩散段隔墩布置型式与过渡段体型对拦污栅断面流速分布的影响。研究结果表明:上弯段后过渡段长度不足与圆变方段起始断面处采用变坡布置是导致拦污栅断面流速分布欠佳的主要原因,而三个分流隔墩的墩头位置在扩散段起始断面处齐平、对水流流态的影响也是导致拦污栅断面流速分布出现异常的原因之一。在上述研究成果的基础上,提出了改善拦污栅断面流速分布并有效消除负流速的工程措施。     

抽水蓄能电站侧式进/出水口隔墩布置对水力特性的影响

运用标准k-ε湍流模型和VOF两相流模型,对抽水蓄能电站侧式进/出水口、输水管道和部分上库进行了数值计算,分析了死水位条件下抽水和发电工况的进/出水口隔墩位置对进/出水口流速分布、流道分流系数、水头损失、墩头附近流速分布等水力特性的影响。结果表明:中隔墩后移对发电工况下各流道流速分布、分流系数、进/出口的水头损失几乎无影响;中隔墩后移可改善抽水工况下中隔墩两侧流道的过流流速均匀性和各流道流量分配的均匀性,降低进/出水口的水头损失,但中隔墩后移距离超过进/出水口扩散段起始断面宽度的0.3倍时,改善效果不明显;中隔墩后移进/出水口扩散段起始断面宽度的0.44～0.52倍,边隔墩后移进/出水口扩散段起始断面宽度的0.1倍,可实现墩头附近局部流速的相对均匀化;中隔墩后移扩散段起始断面宽度的0.5倍,边隔墩后移扩散段起始断面宽度的0.1倍,可实现抽水蓄能电站进/出水口水力特性的最优化目标。     

利用多岛遗传算法的侧式进/出水口体型优化研究

水工建筑物体型优化一般通过物理模型试验或数值模拟对设定体型进行水力特性研究,针对不利的水力指标调整体型再进行研究,直至获得满意的较优体型,这是传统的做法。双向水流条件下的侧式进/出水口体型优化可视为多目标优化问题。本文将加权后的水头损失系数定为目标函数,以孔口断面流速不均匀系数和孔口间流量不均匀系数为约束条件,将多目标优化转化为单目标优化,利用多岛遗传算法进行进/出水口体型优化,可以获得最优体型。此外,参数化建模方法和基于CFD的响应面模型的应用,加快了建模与数值模拟速度,提高了优化效率。以某下水库侧式进/出水口为例,按照本文方法得到的推荐体型与原体型相比,进/出流的总水头损失系数降低3.35%,出流时流速不均匀系数减小14.50%,进/出流的流量不均匀系数均小于20%。该研究方法为水工建筑物体型优化提供了便捷的途径。     

进出水口双向流动结构流速分布与脉动规律研究

抽水蓄能电站水道系统侧式进出水口因内部分流隔墩等导致流动复杂,其内部双向流动规律尚不清晰。本文以某实际工程进出水口为基础建立典型进出水口试验装置,利用先进的流速量测仪器进行试验研究。基于粒子图像测速技术（PIV）量测结果,揭示了侧式进出水口内部双向流动规律,出流工况,中孔扩散段内形成明显的主流且位于孔口中部,扩散段及调整段顶部形成低流速区,边孔扩散段内主流不明显;进流工况,中孔及边孔调整段顶部存在低流速区,水流汇入扩散段后流速分布趋于均匀。基于声学多普勒测速技术（ADV）量测结果,揭示了拦污栅断面脉动流速规律,出流工况,其脉动流速很大,流速脉动值可达到时均值的1.8倍,有别于脉动值较小的一般规律;进流工况,其脉动流速较小,符合脉动值绕时均值上下波动的一般规律。研究成果将为优化进出水口体型参数和分析引起拦污栅振动破坏提供理论依据。     

不同坡角引水渠道水力特性分析

为研究引水渠道坡角对进/出水口水力特性的影响,根据工程特点建立数值模拟模型,采用RSM紊流模型进行分析。结果表明:由于进/出水口体型对称,由死水位模拟结果可知数值模拟结果成对称分布,改变引水渠道坡角会在流道内部形成反向流速区,反向流速区受坡角影响较大;水头损失系数、流速不均匀系数在坡角等于垂向扩散角时最小。当坡角等于垂向扩散角2.6°时,水力条件最好。     

泰安抽水蓄能电站进／出水口体型设计优化研究

抽水蓄能电站的进／出水口需要兼顾进流和出流两种工况，还要适应水位变化频繁、变幅较大的特点，所以水力学条件比较复杂。泰安工程通过进行进／出水口的水力学模型试验，分剐就防涡梁消涡结构、扩散段体型、分流墩布置形式进行了试验分析和优化研究工作，并提出了合理建议．可供其它抽水蓄能电站设计进／出水口体型时参考。     

某抽水蓄能电站进出水口体型优化的数值模拟

进出水口是水电站引水建筑物的重要组成部分,其水力特性对于降低水头损失至关重要。以厦门某抽水蓄能电站为例,在下库进出水口分别采用3种不同的分流墩体型,对不同工况下进出水口的流场进行了数值模拟,并分析了进出水口的水头损失、流速分布、流量及流态等,在此基础上提出了体型优化方案,有效地改善了进出水口的流态、降低了水头损失,可供类似工程设计人员参考。     

抽水蓄能电站进出水口水力性能优化

在工程设计人员对抽水蓄能进出水口初步开展体型设计时,常需考虑如何在满足规范取值范围内尽可能地优化体型,以期得到较好的水力性能。据此,采用三维数值模拟方法对某抽水蓄能电站进出水口的水力性能进行优化设计,通过模拟进出水口的双向流动,利用k-e模型减小松弛系数迭代得到流场,并从流速分布、流量分配、水头损失等方面进行考量,计算并对比分析进出水口的流速不均匀系数、孔口流量分配系数、水头损失系数,最终得到水力性能较优体型,为类似优化设计问题提供参考。     

惠州抽水蓄能电站上库进出水口水力学模型试验

通过物理模型试验,测试了发电和抽水两种工况下惠州抽水蓄能电站上库进出水口的流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数,并对库盆流态进行了观测.试验结果表明,惠州抽水蓄能电站上库进出水口及引水隧洞的体型布置是基本合理的,可供其他类似工程初步设计时参考.