龙抬头水电站泄洪洞水力特性研究

针对青海省某大型水电站龙抬头泄洪洞工程,采用计算流体力学软件Flow-3D,应用RNG k-ε紊流模型、VOF方法,对泄洪洞整体水力特性进行三维数值模拟研究,得到泄洪洞闸室、龙抬头段、挑坎等部位水流流态、壁面压强、水流流速等水力参数。将部分数值模拟结果同整体水工模型试验实测结果进行比较,两者吻合良好。数值模拟及试验成果显示,泄洪洞闸室合理设置突扩突跌设施可有效掺气、利于减蚀,龙抬头段水流流态平稳无突变、壁面无负压;而且,扭曲斜切挑坎有利于挑射水流归槽,可避免水流冲刷对向河岸,泄洪洞体型设计合理。研究表明,数值模拟与理论研究结果接近,可靠度较高,可为类似工程设计提供参考。     

龙抬头式泄洪洞水流数学模型及其应用

本文给出了一个实用、有效的三维泄洪洞水流数值模型。对泄洪洞进口段采用势流模型，对明流段则考虑了阻力与边界层发展的影响，提出了一种概适合内部边界层区，又适合外部边界层区的数值计算方法，使之能合理地模拟抬头式泄洪洞的水流特性。验证计算及工程应用表明，该数值模型具有较高的精度，能满足工程要求。     

龙抬头式泄洪洞水力特性试验研究与数值模拟

为探索采用数值模拟研究龙抬头式泄洪洞水力特性的可行性,以黄河小浪底水利枢纽2#龙抬头式泄洪洞作为研究对象,结合1∶40正态水工模型,利用RNGk-ε湍流模型,从泄流能力、洞顶余幅、断面流速、测压管水头、水流空化数、挑流射程及冲坑深度等方面对设计与校核两种洪水位条件下龙抬头式泄洪洞的水力特性进行了研究,并将模拟值与试验值...     

双机共用尾水调压室水力特性数值模拟

基于计算流体力学（CFD）,对双机共用尾水调压室的几种典型工况进行了数值计算,得到调压室底流速分布、水头损失系数和水流通过两个阻抗孔流进（出）调压室的流量。通过分析各工况的模型内部流动状态,并与模型试验结果进行对比,发现：水流进（出）调压室水头损失系数随流量比增大而增大,且分流工况单台机组运行时损失系数值比两台机组运行时小;单机运行时,水流流经两个阻抗孔进（出）调压室的流量大小不一定相等,且随流量比变化而变化。     

压坡渐扩式出口泄洪洞水力特性数值计算分析

为研究不同闸门开度及水位工况条件下,压坡渐扩式出口泄洪洞洞身及出口流态,采用RNG k-ε湍流模型对压坡渐扩式出口泄洪洞的水力特性进行数值模拟。结果表明：闸门全开时,泄洪洞全洞范围内均呈有压流状态,流态稳定;闸门非全开且水位较低时,洞内流态不稳定,容易出现明满流交替的运行状态;闸门小开度时,挑流鼻坎抬高了出口水位,受出口挑坎反弧阻滞作用,出口段流速有所减缓,挑距较小,水流易冲击坡脚。故对于压坡渐扩式出口泄洪洞,设计时有必要开展水工模型试验研究。     

三道湾水电站泄洪洞水工模型试验研究

通过模型试验对三道湾水电站泄洪洞的相关物理量进行了计算,从设计和校核两种工况分析得出：该泄洪洞设计方案的泄流能力能够满足要求;泄洪洞底板七各测点的空化数都大于0．3,且各测点均无负压,故无空蚀危害。下游冲涮试验得出,冲坑对左岸坡脚有一定的冲刷淘空作用,建议对左岸山坡采取防冲措施。     

放水孔泄槽水力特性数值模拟分析

为分析某水电站工程放水孔的泄流能力和泄槽的水力特性,应用FLUENT6.3软件、标准k-ε紊流模型,对某水电站放水孔泄槽部位进行数值模拟,得到其闸门泄量和泄槽部位的水力学特性,并得到不同水位工况下的流量、流态、流线和流速的分布规律.自由水面的捕捉采用VOF法,应用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Meth...     

带消力池的交汇泄洪洞水力特性数值模拟

为探究支洞设置消力池时主、支洞交汇区域水力特性,采用RNG k-ε紊流模型结合VOF方法对某工程交汇泄洪洞水流进行了三维数值模拟.结果表明,交汇区域主洞右边墙处水深先增加后减小,左边墙处先减小后增加,下泄较长距离后横向水位趋于一致;交汇口侧下游附近最大负压随交汇角增大而增大;交汇角减小时,分离区最低水位位置向主洞下游移...     

河口村水库泄洪洞水工模型试验研究

为验证河口村水库泄洪洞布置方案的合理性和优化的可能性,根据重力相似准则,采用1∶40的单体正态模型系统研究了泄洪洞泄流能力、水流流态、压力分布、空化空蚀、进出口体形等。尝试采用不同挑流鼻坎形式来消除2#洞内起挑前跃后水流局部封顶现象,并提出有利于消能防冲的鼻坎形式。根据试验结果,1#泄洪洞采用中墩修改体形能有效规避宽墩后水冠冲击洞顶的不利流态,同时2#泄洪洞挑流鼻坎采用修改体形可有效解决起挑前跃后水流局部封顶现象。     

有关龙抬头泄洪洞水力设计的几个问题

结合新疆乌鲁瓦提水利枢纽泄洪洞的水力实验，研究总结了龙抬头泄洪洞设计时应注意的几个水力学问题．试验表明：龙抬头抛物线段可能出现负压分布，应采用抗空蚀材料对龙抬头溢流面进行处理；在反弧段水流流这很大，任何小的不平整都可引起局部统流，形成局部负压，引起空蚀破坏，应采取掺气措施；龙抬头段与下游段的连接应采取渐变段连接形式．     

三岔管内水流流动的数值模拟与实验研究

结合江苏宜兴抽水蓄能电站工程建设中钢岔管的设计要求,对分岔角为64°的三岔管内水流的流动进行数值模拟与实验研究。计算中选择SIMPLE方法求解三维雷诺平均方程和k-ε两方程湍流模型,实验采用数字图像测速(DPIV)系统和在试验段前后断面上安装液体差压计对三岔管中心的水平面内的压强差进行测量。研究结果表明,无论水头损失还是三岔管内水流的流动模式,计算与实验吻合得较好,同时反向双管流动较正向双管流动的能量损失大,在相同的流速情况下,单管流动比双管流动的能量损失大,正向单管比反向单管的能量损失大。     

深孔泄洪洞体型的试验对比研究

高速水流的水力特性是泄水建筑物体型选择需要关注的重要问题。某水电站深孔泄洪洞由导流洞改建而成,在体型设计过程中设计了竖井旋流型和“龙抬头”型两种布置方式。经水工模型试验比较分析,发现 “龙抬头”型的泄洪洞不仅体型结构简单,工程投资省,而且具有水流流态稳定,泄流能力大的特点。高速水流容易引起空化空蚀的问题可以通过优化体型和掺气减蚀措施解决。经综合比较,该水电站最终采用了“龙抬头”型泄洪洞的改建方案。     

龙抬头式放空洞有压段体型优化 三维数值模拟研究

本文建立了放空洞水流三维k-e紊流数学模型,通过对多个库水位工况下水流数值模拟结果的泄流量与水工模型试验结果进行了比较,验证了数学模型的可靠性。通过数值模拟方法对放空洞检修闸收缩段和龙抬头竖弯段进行了优化。研究结果表明:加长收缩段长度和提高收缩段进口高度可使壁面压力分布显著改善,并且在导流闸出口两侧采用内圆弧也可使收缩段进口两侧局部压力分布改善。     

水电站进水口水力特性数值模拟研究

结合二滩水电站、小湾水电站、洪家渡水电站和天生桥一级水电站,采用k-ε紊流模型对其进水口水力特性进行了三维数值模拟,对进水口水头损失、流速分布及流态等方面进行了总结。数值模拟结果得到了模型试验结果的验证。     

NUMERICAL SIMULATION OF FLOW THROUGH ORIFICE ENERGY-DISSIPATORS IN XIAOLANGDI FLOOD-DISCHAR-GE TUNNEL

1.　INTRODUCTIONThe Xiaolangdi project_ a key water conservancy project on the Yellow River_ isbeing built just now. According to the design scheme. three orifice energy-dissipators willbe installed in each flood-discharge tunnel. It is for the first time that orifice energy-dissipators are used in a large-scale hydraulic engineering.As a kind of internal energy-dissipator,orifices have the following advantages:energy dissipation region is shortand easyto control,and the flow pattern is …     

有压隧洞流量系数与闸门开度的关系

通过理论分析和模型试验的方法,系统研究了有压隧洞在闸门各开度时的泄流能力问题,得到了闸门不同开度时对泄流能力影响的定量关系,与试验成果吻合良好,表明闸门开度越小,沿程水头损失和隧洞其他部位局部水头损失越小,但闸门处的局部损失越大,反之亦然,两者综合作用对泄流产生影响。     

侧墙掺气坎水力特性的数值模拟

采用数值模拟的方法,研究了侧墙掺气坎的水力特性。与试验结果对比分析表明,用紊流数学模型来模拟泄水道反弧末端侧墙掺气坎的水力特性是可行的。数值模拟表明,不论是跌坎上游侧墙贴角,还是跌坎下游侧墙突扩,当侧墙掺气坎尺寸较大时,均会出现反弧末端过坎射流落水点下游两侧水翅串顶的不利流态。其控制条件为底空腔和侧空腔的相对长度,当侧空腔长度大于底空腔长度时,较长的侧空腔就为跌落至底板的紊动水流提供了流动通道,会出现不利流态,反之,当侧空腔长度较小时,能形成较好的流态。过坎水流落水点下游的流态对跌坎上游侧墙贴角尺寸较为敏感,相对而言,对跌坎下游侧墙突扩尺寸就不那么敏感。数值模拟也证实,采用尺寸较小的侧墙掺气坎,形成较小的侧空腔,能满足进行侧掺气的同时具有较好的流场水力特性。     

基于数值模拟的小浪底龙抬头式泄洪洞防洪安全分析

基于数值模拟,从泄流能力、断面流速、洞顶余幅、测压管水头、空化数及挑流冲刷等方面对黄河小浪底水电站左岸2号龙抬头式泄洪洞进行了防洪安全分析,并将模拟结果与1∶40物理模型试验结果进行了对比,结果表明,模拟结果与试验结果一致,采用数值模拟对龙抬头式泄洪洞进行防洪安全分析是可行的;同时还针对龙抬头式泄洪洞运行中存在的安全问题提出了相应的解决措施。     

贮灰场排洪竖井排洪能力及流态数值模拟计算

本文采用VOF方法来跟踪自由水面对大型贮灰场排洪竖井进行了数值模拟计算,利用物理模型试验数据验证了计算成果。计算研究了排洪竖井的排洪能力及主要工况流态。研究成果表明排洪能力数值模拟值和试验实测值十分吻合,数值模拟流态逼真。由此证明：数值模拟计算可以取代物理模型试验。