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。     

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。     

抽水蓄能电站进/出水口体型优化数值模拟

利用三维紊流数学模型,对某抽水蓄能电站上水库进/出水口原方案及其优化方案抽水和发电工况进行数值模拟,分析了进/出水口段的水头损失、进/出水口段的流态和流速分布等。原方案在抽水工况下,存在扩散段及调整段顶盖板下部产生水流分离区、拦污栅断面有反向流速、各孔口流速不均匀系数偏大等不利水力学现象。考虑以上不利因素,需对原方案进行优化。优化方案计算结果表明,在扩散段和防涡梁段之间增加调整段、压低扩散段盖板扩散角以及增加扩散段长度等措施均能改善水流流态。     

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。     

竖井弯道段对进出水口水力特性影响研究

竖井进出水口弯道段(简称竖井弯道段)是控制出流是否均匀的关键体型,若设计不当,易出现偏流等问题。为比较竖井弯道段不同形式(肘型弯道段和S型弯道段)影响竖井进出水口水力特性的异同性,该文建立了大型竖井进出水口试验装置,并利用声学多普勒流速仪量测了出口拦污栅断面流速。研究结果表明：对于出流工况,竖井弯道段对出流均匀性起关键作用,肘型弯道段和S型弯道段均能获得理想的孔口流量分配;竖井弯道段形式的改变不能消除出口拦污栅断面底部负向流速,两种形式弯道段的出口拦污栅断面底部负向流速区高度基本相同;两种弯道段的水头损失相当,均占竖井进出水口水头损失的40%左右。对于进流工况,竖井弯道段对进口拦污栅断面流速分布和孔口流量分配无影响,两种弯道段的水头损失相当,均占竖井进出水口水头损失的60%左右。从水力学角度看,两种形式的弯道段对竖井进出水口水力特性的影响效果基本相同,但S型弯道段形状的细微变化对出流各孔口流量均匀性影响较大,极易导致出流不均匀,需要引起高度重视。     

抽水蓄能电站侧式进出水口水工模型试验研究

进/出水口具有双向特性,结构复杂,对实际运行安全和效率有重要影响。通过模型试验方法,研究某抽水蓄能电站侧式进/出水口的水力特性发现：不同等级流量测下水头损失系数基本相同,紊流阻力平方区处水头损失系数与雷诺数无关。进/出水口孔口前缘和拦污栅断面流速分布较均匀,各孔口左、中、右的流速分布基本相同。漩涡的形成与相对淹没深度s/d和佛汝德数F_r有关,进/出水口F_r<0.23,相对淹没深度s/d>0.5,无有害漩涡。图6幅,表7个。     

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。     

抽水蓄能电站竖井式出水口二维数值模拟

利用κ-ε紊流数学模型对某抽水蓄能电站上水库盖板竖井式出水口抽水工况进行了数值模拟。通过改变出水口体型，研究了孔口出流的均匀性、流速分布及出口的流动特性，指出弯道渐变段的设计对出流的均匀性起决定作用。研究成果为进／出水口体型的修改提供了依据，节省了三维模型试验的经费和时间。     

一种确定侧式进/出水口分流墩间距的方法及试验验证

针对抽水蓄能电站侧式进/出水口扩散段分流墩的布置,根据NB/T 10072—2018《抽水蓄能电站设计规范》的建议值,一般采用分流墩在扩散段起始端的宽度比来设计分流墩间距。但在实际中经常发现,各孔流道分流并不均匀,特别是在扩散出流工况,难以满足设计要求。提出了一种确定侧式进/出水口分流墩间距的方法,采用各孔流道控制断面面积比确定分流墩间距。多个模型试验结果表明,相较于扩散段起始端的宽度比法,采用控制断面面积比的方法确定的分流墩间距更合理,能使各孔流道分流更均匀,利于减小进出水口的水头损失和确保拦污栅的安全运行。     

侧式进/出水口扩散出流紊动强度变化规律研究

为探求侧式进/出水口紊动强度变化规律,构建了RSM紊流模型用于侧式进/出水口流向、横向及垂向三方向上紊动强度研究,分析了进/出水口三方向上紊动强度分布沿程变化,重点关注了拦污栅处紊动强度变化规律。研究发现边、中孔三向紊动强度各断面轮廓基本一致,横向与垂向的紊动强度均小于流向紊动强度。在沿程分布规律上,壁面附近紊动强度在扩散段有减小的趋势,孔口中间紊动强度逐渐增大,水流经过扩散段以后有回转趋势。水头损失与紊动强度呈正相关,紊动产生的水头损失先增大后减小,壁面产生的水头损失与断面平均流速呈正相关。在此基础上,探讨了孔口高度、隧洞坡角、雷诺数对进/出水口三向紊动强度的影响。结果表明,雷诺数、孔口高度、隧洞坡角基本不影响紊动强度场的断面分布及沿程变化规律,但会影响拦污栅断面处三向最大紊动强度值及其所在位置。     

坡面植被分布对降雨侵蚀的影响研究

在黄土高原约15°的自然荒草坡面上,对两个坡面小区进行野外模拟降雨实验,其中一个从坡顶向坡底逐渐破坏地表植被和结皮,另一个从坡底向坡顶逐渐破坏地表植被和结皮,分别对破坏过程中各种植被面积下的降雨产流产沙量进行比较,结果认为:在相同面积条件下,位于坡底的植被比位于坡顶的植被保水作用高2.4倍,保土作用高2.8倍;随着植被面积的减少,坡面产流量和产沙量呈不均匀的增加趋势,在不同的植被面积变化范围,坡面产流量和产沙量的增幅不同。     

长江中游微弯河段码头对航道的影响分析

微弯河段存在着螺旋流及横比降,水力特性相对复杂,在微弯河段修建码头对航道的影响势必与顺直河段不同。以微弯河段处的左岭卸煤码头为例,通过对数模结果及实测资料的分析,发现该工程的兴建对附近水位、流速影响较小,工程前后流速变化等值线横纵向延展长度相当;工程的建设对附近水域河床演变与船舶航线影响较小,但对附近航标的功能发挥有一定影响并需对航标进行优化配置。     

浅论涵洞上土压力的计算方法

涵洞由于结构设计缺乏较合理的土压力计算理论导致了高填方涵洞结构不安全或过分保守浪费,本文主要介绍了沟埋式和上埋式涵洞垂直土压力计算方法。     

粉沙质海岸泥沙问题研究进展

对粉沙质海岸的定义、特点、成因、粉沙的基本特性、粉沙的运移形态、粉沙的运动规律、航道淤积、港口航道布局、建筑物附近的冲刷等研究成果进行了归纳总结和评述,以期对本学科的发展起到一定的引导和促进作用.     

交叉施工缝对混凝土结构整体性影响的研究

为了求解带有交叉施工缝的大体积混凝土结构的应力分析问题，导出了能够反映不同类型施工缝传力特征的物理方程式，提出了以空间接触面单元为基础的“变增量搜索法”迭代方案。所提出的分析方案能够考虑接缝面上不同方向的抗剪能力，考虑缝隙随接缝位置、高程和荷载施加而变化的情况以及不同接缝间的相互影响。文中提供的两个算例表明，该分析方案能够正确有效地解决带交叉施工缝的大体积混凝土结构分析问题。     

橡胶对超高性能混凝土力学性能的影响研究

以超高性能混凝土(UHPC)为基础,通过掺入橡胶,研究橡胶粒径、掺量对UHPC力学性能的影响。研究表明：在UHPC中分别掺入8目、16目和40目的橡胶,随着橡胶粒径的减小,混凝土的抗压、抗冲磨强度降低,掺入8目橡胶时超高性能混凝土抗压强度下降率最小;随着UHPC中橡胶掺量的不断增大,其抗压强度呈现降低趋势,抗冲磨强度先增大后减小;通过微观试验发现,橡胶与胶凝材料的界面存在孔隙,且在孔隙中未发现水化产物;通过低温氮吸附试验发现,掺入橡胶后超高性能混凝土的微孔数量减少,介孔数量增多,该介孔主要为水泥石与橡胶的界面孔隙,这也是掺入橡胶后超高性能混凝土强度下降的主要原因。     

碾压混凝土中粉煤灰对胶砂性能影响研究

结合广西百色水利枢纽工程拟用材料特性，经长龄期试验，就粉煤灰掺量、品种的变化对碾压混凝土（RCC）的净浆性能、胶砂强度性能、脆性性质、水化热性能、胶砂干缩性能及RCC凝结时间的影响进行分析，并得出粉煤灰与胶砂性能、胶硝性能与龄期的相关关系，成果为碾压混凝土工程使用粉煤灰提供重要参考依据。     

微囊藻毒素对鱼类致毒效应的研究进展

综述了微囊藻毒素对鱼类的致毒效应,微囊藻毒素不仅损害肝脏,还可导致其他组织(肾脏、心脏、脑、腮等)病变。另外还能引起机体的氧化损伤和血清酶的改变。微囊藻毒素对鱼类致毒机理可能是抑制蛋白磷酸酶的活性和造成氧化损伤。     

好水川流域坡面土壤观测的模糊聚类研究

为了探究好水川流域坡面产流产沙规律,以该流域11个观测点的土壤含水量、土壤渗透系数和土壤容重数据为基础,通过极差法对数据进行标准化处理,运用模糊聚类分析模型对坡面11个土壤观测点进行聚类分析。结果表明:流域土壤观测点可分为7个种类,聚类分析可直观地再现流域坡面土壤的差异性,有效提高坡面土壤的观测效率。     

黄河合理整治宽度研究的理论思考

水流及泥沙输运都遵循通用对流扩散微分方程。现有的研究表明,平面二维对称及非对称突扩层流运动存在多解性,圆柱及方柱绕流也存在多解性。河道沿深平均平面二维水流及泥沙输运微分方程亦应存在多解性。对此类问题理论分析、数值模拟乃至物理模拟都应该在对应的边界条件下及计算长度内进行。该边界条件及计算长度与多解性相适应,和通常的对应于唯一解的情形不同。据此分析可得出不同来水来沙条件下所对应的河道合理整治宽度。这为黄河在此方面的研究从理论上提供了新思路。