丁坝对弯道水流特性影响的数值分析

针对丁坝对弯道水流水力特性影响的问题,建立了相应的概化模型,通过数值模拟的方法研究了不同角度下丁坝对弯道水流特性、弯道水流横向水面超高和流速场的影响。结果表明,在丁坝影响下,弯道水流横向水面横比降计算公式应考虑丁坝对河道的束窄、丁坝尺寸和弯道角度等综合因素的影响进行修正,为深入探讨弯道水流特性奠定了基础。     

淹没丁坝坝后水流结构PIV试验研究

为揭示淹没丁坝坝后区域的水流特性,在实验室水槽中,采用平面二维粒子图像测速技术(2D-PIV),测量了光滑固定底床上单个丁坝在完全淹没条件下的坝后水平流场及垂向流场。通过分析测量获得了原始粒子图像和淹没丁坝坝后不同位置的平面二维时均速度场和涡量场,并耦合水平面流场与铅垂面流场结果,给出了丁坝坝后流场的部分三维特性。结果表明,淹没丁坝坝后存在明显的回流区,且在回流区内同时存在尺度大致相同的竖轴漩涡和横轴漩涡。     

丁坝对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用三维声学多普勒流速仪对弯道内丁坝附近水流的紊动特性进行了系统的试验研究,较为精确地测量了弯道内丁坝附近水流的三维时均流速和脉动强度等.根据试验数据,探讨了弯道水流及丁坝附近水流的紊动机理,分析其紊动特性,同时还对紊动强度分布特点进行了比较.     

平面S型轴伸贯流泵装置泵内流动特性研究

为分析平面S型轴伸贯流泵装置泵内流动特性，采用软件CFX对平面S型泵装置开展三维全流道数值模拟，并采用能量梯度理论分析不同工况下泵装置内的流动特性。结果表明，不同流量工况下平面S型轴伸贯流泵装置进水流道内的水流均非常平顺，整体差异较小。出水流道内的水流流态差别较大，流量越小出水流道内流态越差。小流量工况下平面S型轴伸贯流泵装置内相同位置的压力脉动最大。小流量工况下出水流道内能量梯度差异最大，说明此工况下出水流道内会产生较大的能量损失。平面S型轴伸贯流泵装置出水流道设计时应尽量增加出水流道的平顺段长度，保证能量梯度分布均匀。研究结果为深入了解平面S型轴伸泵装置和优化设计提供了理论指导。     

洞内曲线阶梯连接段水流流场特性数值模拟

为研究洞内曲线阶梯连接段水流的流场特性,采用水气两相流Mixture模型,结合Realizableκ-ε紊流模型计算分析了连接段流态和流场分布规律。结果表明,阶梯连接段计算水面线和消能率与试验结果吻合;连接段进口由于突扩了1.0m,局部出现水翅现象,水翅高度和范围较小;阶梯连接段滑行水流分为阶梯漩涡区和平行虚拟底板主流区二部分,斜面阶梯与水平阶梯上的漩涡位置不同,漩涡区水流存在横向流动,流速较小,可见该方法能很好地模拟曲线阶梯连接段的流场特性,为同类水工体型流场特性研究提供了参考。     

抽水蓄能电站同发同抽水力特性VOF数值模拟

为了有效缓解电网突然出现的电力不平衡现象,同一个抽水蓄能电站不同水力单元机组同时分别发电及抽水运行,是对抽水蓄能运行及调度方式的一个重大创新措施。以某抽水蓄能电站上库为例,通过数学模型研究上库进/出水口在同发同抽工况下的库区水流流态、流道的水力特性、库区漩涡特性等水力参数的变化规律。结果表明,VOF方法可很好地模拟抽水蓄能同发同抽过程;同发同抽工况下,库区内进出水口附近局部水流流态与单向运行工况基本一致,但是两进/出水口之间形成连通的水流通道,库区内形成大范围横向流动,致使抽水单元大部分水流再次进入发电单元。     

空间淹没水跃流态特征数值计算

空间水跃可使局部范围内水流紊动剧烈,提高水流稳定性和消能效率,消能效果较好。为探讨空间水跃的流态特性,基于RNGκ-ε紊流模型和流体体积函数(VOF)自由表面处理方法,建立了三维紊流数学模型,数值模拟了突扩比为0.833、0.667、0.500、0.333等4种空间水跃情况,讨论了不同突扩比下空间淹没水跃的流态及漩涡演变规律。结果表明,空间水跃下游流态存在左右摆动、主流轴线聚集等现象,当突扩比小于一定值后,在水跃发展过程中将产生游离的立轴漩涡。研究成果为空间水跃在水利工程中的应用提供了理论依据和参考。     

单个透水丁坝对溢洪道泄槽弯道水流流态影响试验研究

为了研究单个透水丁坝对溢洪道泄槽弯道水流流态的影响,采用PVC板制作试验模型,进行了溢洪道泄槽弯道凹岸3个位置(1/4、1/2、3/4弯道处)、3个角度(45°、60°、75°)布置单个透水丁坝的水力学试验。利用试验结果,分析了溢洪道泄槽弯道水面均匀度、弯道横断面最大水面横比降、壅水曲线等弯道水流特征。结果表明,与无透水丁坝相比,弯道内布置单个透水丁坝后的弯道水面均匀度均有增加;单个透水丁坝布置角度为60°或75°时,弯道横断面最大水面横比降减小。在布置角度相同、布置位置不同的条件下,单个透水丁坝在弯道1/4处引起的壅水曲线的长度最短;在弯道1/4处,当单个透水丁坝布置角度为60°或75°时,弯道内的壅水曲线长度最短;在弯道1/2或3/4处,当单个透水丁坝布置角度为75°时,弯道内的壅水曲线长度最短。     

尾矿库溃坝数值模拟研究

为了研究尾矿库溃坝后水流和尾砂对下游的影响,基于水流N-S方程和RNGκ-ε紊流模型建立了三维水动力溃坝模型,并采用推移质方程和悬移质方程进行尾砂的输运计算,利用水槽溃坝试验验证了所建数学模型的准确性。进而利用该数学模型模拟了九江市城门山铜矿拟建尾矿库溃坝情况,通过设置相应的监测点,从流速场、水深和尾砂淤积三个方面分析溃坝水砂对下游村庄的影响。结果表明,尾砂并未对下游村庄安全造成影响,而水流将淹没下游部分村庄。     

基于Matlab/Simulink的双馈感应风力发电机组建模和仿真研究

以双馈风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、双馈感应发电机、定子磁链定向的矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用matlab软件中simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了双馈风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了双馈风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,双馈风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。