三峡船闸末级闸首超长泄水廊道中阀门

利用物理模型试验和数学模型计算，分析了三峡船闸末级闸首泄水廊道中阀门在正常开启过程中，阀门段的水流流态特征，阐述了非恒定流条件下的阀门段廊道水流压力、阀门启门力和阀门段空化特性，确定了反向弧形门各开度下的临界空化数.     

三峡船闸末级闸首超长泄长廊道中阀门水力学关键问题研究（2）:—事故运水关闭过程的阀门水动力学特性

运用物理模型试验和数学模型计算的结果，阐述了三峡船闸末级闸首超长泄水廊道的阀在事故动水送闭过程中，阀门段水流出现的明满流交替流态特征，分析了阀门关门速率，起关开度对阀门后廊道冲击特性的影响，实测了阀门可能承受的最大作用水头，探讨了阀门启闭力、支铰荷载和阀门段的空化特性。     

三峡船闸末级闸首超长泄水廊道中阀门水力学关键问题研究(2)——事故动水关闭过程的阀门水动力学特性

运用物理模型试验和数学模型计算的结果 ,阐述了三峡船闸末级闸首超长泄水廊道的阀门在事故动水关闭过程中 ,阀门段水流出现的明满流交替流态特征 ,分析了阀门关门速率、起关开度对阀门后廊道冲击特性的影响 ,实测了阀门可能承受的最大作用水头 ,探讨了阀门启闭力、支铰荷载和阀门段的空化特性 .     

银盘船闸阀门开启过程水力特性动态仿真

乌江银盘船闸为目前国内单级最高水头船闸.分析设计方案的初步计算成果和物理模型试验资料表明,设计水头下其充水阀门段存在较大的负压,尤其是在突扩体升坎处压力很低,有可能造成边壁的空蚀破坏.采用动网格技术和VOF方法对银盘船闸充水阀门段阀门开启过程进行非恒定流三维紊流数值模拟,采用6 min开阀方式,分析阀门段水流急变分离的流态、流速、压力等水力特性参数的时空演化规律,分析出现空化空蚀的危险区域和时刻,为乌江银盘船闸因高速水流而引起的输水系统阀门段廊道内空化空蚀问题提供了解决途径.     

高水头船闸阀门段廊道防空化设计

高水头船闸水力学的关键技术问题之一是阀门及阀门段廊道的空化。解决此问题的关键技术,包括合理确定阀门段廊道布置高程和廊道体型、输水阀门选型和开启方式等。对这些问题进行了较详细的分析和论述,并结合工程实例重点介绍了输水阀门和阀门段廊道防空化气蚀措施的最新设计研究成果,即根据不同的阀门段廊道体型,配合门楣通气,同时辅以其他通气方式,能有效地抑制阀门底缘空化,提高阀门段廊道整体抗空化能力,还减少了阀门段廊道的埋置深度,节省土建工程量。     

桥巩船闸工作阀门抑制空化措施与原型试验

桥巩水电站船闸等级为Ⅳ级,输水系统型式为闸底长廊道侧支孔出水,明沟消能。输水系统工作阀门采用平板门,其工作水头超过国内已建船闸,阀门空化问题非常复杂。通过原型试验,对阀门廊道体型和布置进行了优化,采用小门槽型式,解决门槽空化问题;缩小阀门下游面板与门楣的间隙,实现门楣自然通气;结合“阀门后底突扩＋顶突扩”的新型廊道体型,改善了阀门底缘水流流态,有效地抑制了阀门底缘的空化。首次提出了可以实现自然通气的台阶状跌坎布置型式。跌坎通气后形成的掺气水流,不仅覆盖了跌坎空化溃灭区域,抑制了跌坎空化;而且还延伸至升坎区域,对突扩廊道底板及升坎亦能起到一定的保护作用。     

高水头船闸反弧形阀门门顶缝隙流特性及其应用

本文介绍了高水头船闸门顶缝隙流的１:１切片模型试验及其机理；阀门段廊道减压模型中的通气部位比较试验；门楣通气方式以及两座船闸门楣自然通气措施的实际应用情况。原型观测成果表明，门楣自然通气不仅可减免顶止水缝隙空化，而且可抑制阀门底缘空化，改善船闸运行条件。     

葛洲坝船闸输水阀门空穴流研究

葛洲坝船闸采用反弧形阀门进行灌泄水,对这种门型的模型及原型,进行了大量的空穴流试验及观测。其中2号及1号船闸阀门进行了模型比尺L_r=25的减压模型试验,并对流态及空化类型进行了分析。试验表明,当阀门开度n=0.3～0.7时,阀门底缘发生空化。由于在输水过程中,阀门段廊道顶面始终存在正压,故设计特殊的通气布置方案,并经试验验证可行,方案已为设计部门采用。对3号及2号船闸的输水阀门进行了原型空穴流的声学测定,据测定资料经分析认为,在顶止水缝隙处存在空穴流,并对输水过程中出现的啸声及雷鸣声进行了分析判断。     

高水头船闸阀门顶缝空化切片试验研究

针对日益严峻的高水头单级船闸阀门顶缝空化问题,采用能够真实反映缝隙流特性的1:1切片模型试验,研究阀门顶缝空化特性及门楣自然通气防空化机理。研究表明,随着空化的发展,缝隙段依次发生喉口跌坎空化、主流中心空化和阀门面板空化,缝隙段负压区不断延伸,直至整个缝隙段达到稳定的-10 m水柱负压,压力脉动很小;门楣自然通气通过增加缝隙段压力,消除主流中心空化和阀门面板空化,抑制喉口跌坎空化。当采用门楣自然通气措施后,缝隙段压力稳定在-2 m水柱左右,空化消失,缝隙段水流脉动压力增大;缝隙段压力与单宽通气量近似二次多项式关系,通气量极值对应的缝隙段压力约-2 m水柱,此时缝隙段压力与通气量达到平衡状态,当缝隙段压力逐渐升高时,门楣通气量逐渐降低,直至自然通气停止。     

高水头船闸反弧形阀门门顶缝隙流特性及其应用

本文介绍了高水头船闸门顶缝隙流的１：１切片模型试验及其机理；阀门段廊道减压模型中的通气部位比较试验；门楣通气方式以及两座船闸门楣自然通气措施的实际应用情况。原型观测成果表明，站楣自然通气不仅可减免顶止水缝隙空化，而且可抑制阀门底缘化，改善船闸运行条件。     

聚流式调节阀的数值模拟研究

介绍了一种新型的套筒调节阀,并运用CFD数值计算的方法,分别从流通能力和消能效果两方面与网孔式套筒调节阀进行比较分析,湍流模型选用Realizablek-ε模型,计算阀门不同开度下的流量系数、流阻系数以及消能效率。此外,还使用混合多相流模型进行阀内流体流动的空化模拟,对聚流式套筒调节阀的抗气蚀性能进行了分析,结果表明聚流式套筒调节阀在低水头工况下具有较好的抗气蚀性能。由于聚流式调节阀具有成本较低、不易堵塞的优点,是一种低水头工况下的经济型调节阀解决方案。     

水力式升船机控制阀门选型水力特性试验研究

为满足水力式升船机向巨型化发展的需求,进一步开展其控制阀门的选型研究十分必要。本文针对较为适应水力式升船机运行特性的两类工业阀门———活塞式调流阀与固定式锥形阀,研制了一种工业阀门水力特性试验装置,进行了系统全面的水力特性对比试验研究。研究成果表明,锥形阀的泄流能力明显优于活塞阀,流量系数随开度变化的线性度更高。两类阀门均以雾状空化为主,活塞阀对冲出流容易形成漩涡空化,对管壁的空蚀作用更强;锥形阀出流较均匀,流场结构更简单稳定。等流量系数下,两类阀门的抗空化性能差异不大,说明锥形阀近似于通过降低抗空化性能换取了更高的泄流能力。相同试验条件下,锥形阀阀后管壁沿程时均压力更高,压力脉动更弱。可见,锥形阀的综合水力特性优于活塞阀,更为适应未来水力式升船机的发展需求。     

活塞式调流调压阀水力特性测试

为保证调流调压阀运行安全稳定，从阀门水力设计、安装高程确定及运行调度等方面提出阀门水力特性的 优化措施。分析调流调压阀临界汽蚀系数及汽蚀装置系数确定方法，借鉴水轮机汽蚀力学判据的概念，推导出阀 门安装高程的计算公式。采集在线调流调压阀运行数据，绘制真机流量系数与开度特性曲线，对阀门水力设计进 行验证和校核。结果表明：阀门开度大于 45.3% 时流量系数实测值与设计曲线基本一致，但在小开度段偏差稍大； 现场试验过程中阀门运行平稳，噪声在 90?dB（A）以下，振动幅度也在较小范围内，进一步验证了调流调压阀水力 特性优化设计及安装高程确定方法的合理性。     

反弧形输水阀门底缘空化减免措施研究

从提高空化数的角度出发，研究了减免反弧形输水阀门底缘空化的措施，并通过理论分析，推导了对底缘空化最不利的阀门开启速率。     

巴贡水电站放水孔的布置与泄洪消能研究

马来西亚巴贡水电站的放水孔具有水头高、流速大、空化、空蚀非常突出的问题,以及运行时间长、施工技术难度大等特点和难点。在设计中,通过多方案比选、2次水工模型试验、国内外专家咨询,最终借鉴国外成熟的技术,选用蝶阀、锥阀及椭圆形消能室的方案,合理、可靠、有效地解决了放水孔的水力学、结构等难题。该设计方案最终得到业主、工程师代表和特别咨询团专家的批准和同意。目前放水孔施工完毕,即将投入运行。     

葛洲坝船闸水力学原、模型试验比较

本文根据葛洲坝三座船闸原、模型试验资料,对船闸输水系统的水力特性、船只系缆力、阀门后廊道压力、水流空化噪声、阀门启闭力、阀门振动等问题作了综合分析比较。结果表明,原型充泄水时间比模型短,阀门后廊道顶板压力比模型低。文中所得到的结果对科研设计有参考意义。     

混流式水轮机空化流动模拟中的空化模型对比研究

以某水电厂混流式机组为例,在同样的工况下,采用Schnerr-Sauer空化模型和Z-G-B空化模型对其进行空化流动模拟,并与现场真机试验情况进行对比,从而比较各模型的计算效果。结果表明,水轮机叶片背面进水边、出水边附近的大部分区域、水轮机叶片下半段与下环交界处的空化程度较为严重。此外,Schnerr-Sauer空化模型仅适用于空泡数量比较少的情形,且仿真效果不甚理想;而Z-G-B模型的适用范围较广,且效果较好,因此可以在混流式水轮机空化流动模拟中更多地采用。