某电站变顶高尾水洞水力工作特性模型试验研究

通过水力学模型试验,研究了一种新型尾水洞－变顶高尾水洞在各种下游水位时的水力工作特性。试验结果表明,变顶尾水洞能够取代尾水调压室,且保证调保参数满足规范要求。     

水电站中两种尾水布置型式在超低水头下的小波动稳定性比较

结合某电站的实际水文特性 ,比较与分析了两者在超低水头这一特殊条件下的小波动稳定性 ,得出变顶高尾水洞对超低水头的适应性较之尾水调压室要强的结论 .     

粘钢加固技术在回龙电站尾水洞中的应用

河南南阳回龙抽水蓄能电站尾水隧洞线路长、水头高、防渗要求严格,与高速公路近距离交叉,结果造成洞体结构开裂宽度超过限裂标准、渗流量增大等问题。通过对各种防渗加固方案的综合分析,采用粘钢加固法比较合理,并探讨了施工流程和程序。     

某抽水蓄能电站拦沙库泄洪排沙系统的水力特性研究

以某抽水蓄能电站下水库泄洪排沙洞为研究对象,利用相似理论建立了比尺模型,该模型通过了河道阻力试验验证。试验中,观测了不同水力条件下的洞内水流流态、水面线、流速、消能状况以及下游护岸冲刷情况。试验观测结果表明,泄洪排沙洞进口流态平顺、泄流能力及隧洞段流态均满足设计要求,但陡坡扩散段以下的急流涵洞段出现水跃闷洞、明渠深度不足、出口扩散段不能集中拉沙等问题。基于调整纵坡、协调各段输水能力、抑制水跃强度的修改思路,进行了优化修改试验。经多次比对试验,最终确定了优化修改方案,解决了涵洞段与明渠段水流衔接的协调性。修改方案较合理地控制了洞内水深,消除了明流洞水跃壅塞现象,改善了洞内流态;同时,增设扩散段输沙槽,有效提高了小流量集中拉沙的能力,满足了不同水流条件下的泄流安全要求。该研究成果对类似工程设计与安全运行具有一定的参考价值。     

调节池的水力特性研究

结合工程实际,对水量调节池的水力特性进行了较深入的探讨,推导出已知变进水量调节池的特征公式,并进行了验证和分析.     

无粘性土堤漫顶溃决溃口区域水力参数变化过程数模研究

结合物理模型试验建立平面二维水流数学模型,采用高分辨率有限体积格式计算漫顶溃堤洪水演进过程,并针对不同时段溃口形态建立三维几何模型进行水力参数变化规律数值模拟.研究结果发现,堤防溃决属溯源冲刷,与流速密切相关;溃决过程外江水位平稳下降,内江水位先上升后逐渐稳定,内外江水位差随溃口展宽逐渐减小;壁面剪切应力及动水压力较大区域集中在溃口内江侧与河底连接处,且随溃决过程逐渐减小.     

洞塞泄洪洞的3维数值模拟研究

为解决高水头、大流量、出口尾水位低导流洞改建洞塞泄洪洞的布置和消能问题,提出了"垂直洞塞+压坡洞塞+水平洞塞组"这种新型的洞塞布置和消能形式,并采用RNGk-ε双方程模型和VOF方法,对采用该种新型洞塞布置形式的洞塞泄洪洞的流场进行了3维紊流数值模拟,得到了压强、流速、消能率等重要水力特性的分布规律,且将部分计算结果与试验结果进行对比分析,结果吻合良好,验证了采用该数值方法计算强紊动、强剪切射流以及大尺度漩涡流动的可行性.同时,研究结果也表明,某水电站非常泄洪洞采用"垂直洞塞+压坡洞塞+水平洞塞组"的消能模式消能,洞内能形成较强的紊动,消能效果好,满足工程要求.     

高流速放空洞阶梯消能特性数值模拟

综合考虑阶梯布置型式、长度,利用3D紊流数值模拟方法,采用VOF方法跟踪自由水面,结合卡基娃放空洞工程的水力学模型试验,对放空洞泄槽段中布置不同型式和长度的阶梯方案,进行了数值模拟研究.研究结果表明,合理的阶梯型式和布设长度,可以改善水流流态,改善沿程的水流压力,显著降低阶梯下游水流流速,消能率随着阶梯布设长度的增加呈非线性增加,采用变长度和变坡型式的阶梯能更快地提高阶梯消能的效果.     

平面盘管水力特性的实验研究

本文对几种盘绕方式和曲率半径的弯曲盘管在一定流量范围的水阻力进行了实验研究 ,与同条件下的直管进行比较 ,得出弯管折合沿程阻力系数与雷诺数和管道几何条件之间的关系曲线和经验公式。     

倒U型泄洪洞水力特性试验研究

雷公洞枢纽是岩溶地区堵塞溶洞形成的水利水电工程,受其特殊的地形地质条件限制,泄洪洞采用了较为罕见的倒U型布置,洞内最大水头140m,下游陡坡泄槽段最大流速高达50m/s左右,各种因素使得本工程泄洪洞水力特性变得十分复杂.通过模型试验研究这种高水头、高流速且布置形式特殊的泄洪洞水力特性:水流流态、压力、流速以及空化情况等,并比选了不同的闸门方案及闸门槽与下游泄槽之间的衔接段体型,给出了泄洪洞体型的优化修改意见,研究成果可为类似工程设计提供参考.     

卡基娃水电站放空洞脉动压力模型试验研究

水流脉动压力会加剧闸门门槽的空蚀空化,增大阶梯泄槽底板承受的荷载,目前研究很少.结合卡基娃水电站放空洞工程实例,介绍了大比尺模型试验中脉动压力的测试方法及数据处理,分析了水流的脉动压力强度、脉动压力系数大小和频谱特征,得出工作门槽和阶梯泄槽部位的脉动压力特征和分布规律.希望能为高水头大流速的泄水建筑物的设计和安全运行提供参考依据.     

Novel method for operating characteristics test of a hydraulic pump

The traditional testing method of a hydraulic pump requires a large amount of test data from a variety of pump working conditions. The test is usually time-consuming and energy-consuming. And the accurate characteristic curves of the pump were hardly obtained due to a limited amount and discreteness of the test data.In order to simplify the test procedure and improve the test accuracy,a novel method for measuring hydraulic pump operating characteristic based on multi-element nonlinear regression( NLMR) modeling is proposed in this paper. The main idea of this modeling method is establishing a mathematical model to predict the performance parameters of the hydraulic pump,only a small amount of test data is needed. Consequently,the pump operating characteristics in any working conditions are obtained. And the test results of the pump are easily characterized in the graphs,charts,tables and so on. The evaluations of the model are carried out and discussed in this paper. The result shows that the test error of the novel method can be controlled to be about 0. 1%. Compared with the traditional test method,the proposed method reduces greatly the test time and the random error of the test data,and improves the efficiency and accuracy of the pump test.     

水工隧洞砂岩段围岩环形开挖预留核心土法受力分析

宁夏沙坡头水利枢纽北干渠输水隧洞砂岩段属V类围岩,岩体自稳时间短,自稳程度差,因此需要通过数值模拟对隧洞施工方法进行分析．设计采用环形开挖预留核心土法进行开挖支护施工．利用ANSYS有限元软件,采用Druck—Prager弹塑性模型对隧洞分部开挖支护施工过程进行模拟,分析了施工各阶段的应力和变形情况,从拱顶位移、应力分析和塑性区分布来看,砂岩段采用环形开挖预留核心土法施工是可行的．为保证掌子面稳定,建议在施工过程中,对预留土体进行加固．     

龙开口水电站挑流消能方式

龙开口水电站坝址处河床窄、泄洪频率高、流量大,是典型的大单宽流量高混凝土坝,此类工程对泄水建筑物的消能防冲效果和运行安全性都有很高的要求.以水工模型优化试验为手段,通过对各典型工况消能防冲效果以及流态的研究,得出宽尾墩挑流方案的不足之处,同时探讨并论证了大差动-舌形坎挑流方案的优越性.研究成果对同类型工程枢纽的消能防冲设计有一定的借鉴意义.     

隧道气囊在外压作用下的变形特性及试验验证

在隧道的建设和运营中,地下水渗漏、突发洪水及有害气体等会对隧道及周围环境造成严重危害,故需快速高效的临时性装置进行阻隔。提出采用大直径气囊将隧道阻隔分区,其原理是通过增大内压使气囊与隧道壁贴合,利用气囊与隧道壁之间的摩阻力来抵抗外部压力,将流体阻隔在气囊一端,避免灾害扩大。充灌气囊属于膜结构,在抵挡外力时,薄膜的受力和变形直接影响气囊滑移失效的模式。结合气囊在隧道中的边界条件和受力条件进行分析,得出自初始状态至阻漏失效的整个过程中气囊形状和内压随外压变化的关系,得到气囊能够抵挡最大外压的计算公式,并确定气囊失效模式的类型,进而探究了气囊长径比和初始压力对形状和内压变化的影响。通过模型试验对理论公式进行验证,试验结果与理论分析有很好的一致性。     

岩石隧道渗流模型试验相似材料的研制及应用

为提高岩石隧道渗流场分析的合理性,通过大量以控制渗透系数为核心的配比试验,提出适用于岩石隧道渗流模型试验的围岩、注浆圈及初衬等新型相似材料及其原料配比.试验以黏土、细砂和玻璃纤维为原料配制围岩相似材料,以水泥和炭渣配制注浆圈相似材料,由多层编织土工布模拟初衬相似材料.结果表明:随细砂含量加大,围岩相似材料渗透系数呈非线性增长,稳定性逐渐降低,改变玻璃纤维的含量对其渗透系数影响不明显;注浆圈相似材料渗透系数值随炭渣含量增加近于线性增长,2.5 m水头下的试验值较1.35 m水头时更大;随着编织土工布叠加层数增加,初衬相似材料平均渗透系数呈快速减小并逐渐收敛的趋势,且单次渗透系数测试结果也趋于稳定;相同隧道排水量时,二衬外拱底处水压力远大于拱顶,逐步减小隧道排水量后,拱顶水压力值上升幅度大于拱底,调水阀接近闭合时,拱顶和拱底位置的水压力接近初始水压力.研制的相似材料工作性能稳定,并成功应用于工程渗流试验中.     

Stress characteristics of surrounding rocks for inner water exosmosis in high-pressure hydraulic tunnels

Seepage and stress redistribution are the main factors affecting the stability of surrounding rock in high-pressure hydraulic tunnels.In this work,the effects of the seepage field were firstly simplified as a seepage factor acting on the stress field,and the equilibrium equation of high pressure inner water exosmosis was established based on physical theory.Then,the plane strain theory was used to solve the problem of elasticity,and the analytic expression of surrounding rock stress was obtained.On the basis of criterion of Norway,the influences of seepage,pore water pressure and buried depth on the characteristics of the stress distribution of surrounding rocks were studied.The analyses show that the first water-filling plays a decisive role in the stability of the surrounding rock; the influence of seepage on the stress field around the tunnel is the greatest,and the change of the seepage factor is approximately consistent with the logarithm divergence.With the effects of the rock pore water pressure,the circumferential stress shows the exchange between large and small,but the radial stress does not.Increasing the buried depth can enhance the arching effect of the surrounding rock,thus improving the stability.     

基于风洞试验的风沙两相流耦合流场特性

风沙两相流结构的理论与研究方法已趋于成熟,主要集中在风沙物理运动本身和防风固沙工程方面,然而,将风沙运动现象及其对建筑结构物的作用效应相结合的研究还比较鲜见,继续开展风沙地区工程结构的抗风沙研究具有重要的现实与工程意义。通过风沙风洞试验,模拟了实际沙漠地貌下的风场特征,重点通过风洞顶部落沙研究了类似沙尘暴环境下的沙浓度、风沙流速度廓线以及湍流强度随高度的变化情况。通过控制相同风速、变化不同输沙率进行落沙,以此形成多种不同类型的风沙两相流耦合流场,并与净风工况相比较。试验结果表明：沙浓度梯度分布与落沙孔数量、控制风速以及高度均相关;风沙流场中沙颗粒的运动对风速剖面有一定的削弱作用,对湍流强度却有增强作用;风场中沙质量浓度沿高度方向的分布特征直接影响了各高度处风速和湍流强度的大小,沙浓度越大的高度处对风速的削弱程度越显著,且对湍流强度的增强程度越大。