突扩廊道体型减免高水头船闸输水阀门空化研究

高水头船闸存在的主要关键技术问题是船闸输水阀门的空化与空蚀问题.本文在综合研究国内外改善输水阀门空化的措施基础上,提出了突扩廊道体型以及减免输水阀门空化,通过物理模型试验和原型观测研究,充分论证了突扩廊道体型减免空化的效果.结合三峡工程连续五级船闸水力学试验研究,优化了突扩廊道体型,提出了结构简单、具有很强抗空化能力的底扩体型.闽江沙溪口船闸水力学原型观测成果表明,突扩廊道体型减弱了阀门空化强度,起到了保护阀门和廊道边壁免遭空蚀破坏的作用,保证了该船闸的正常运转.     

消除高水头船闸输水阀门空化的新途径

高水头船闸输水阀门空化是一项普遍存在、急待解决的课题。本文在水口船闸输水阀门水工模型和减压模型试验的基础上,提出了阀门后输水廊道为有限突扩空间型式。对有限突扩空间形状、尺寸、阀门与出口的相对位置及抑制空化之间的关系等进行了试验研究。试验证明,阀门后有限突扩体型具有自身补水、升高压力和超空穴结构的作用,它可以消除反弧形阀门底缘及其门顶止水缝隙处的空化。提出了解决高坝通航船闸输水阀门空化问题的新途径。本文推荐的4号突扩体型已被设计部门采用,该体型的有关资料可供其他高水头船闸输水阀门水力设计参考。     

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。     

昭平水电站船闸槛下分散输水系统水力特性研究

叙述了我国第一座采用槛下闸底廊道二区段出水的分散输水系统船闸－广西昭平电站船闸（水头２０ｍ，闸室有效尺寸为６０ｍ×８ｍ×１．５ｍ）１：２０输水系统水工整体模型及１：１６阀门段减压模型试验成果，并对闸室输水水力特性及船舶停泊条件、空腹式输水阀门廊道段的水力特性，包括阀门的阻力系数、收缩系数、阀门后水流收缩断面的最低压力以及阀门的空化特性和减免空蚀措施等方面作了介绍。原型运转表明，该船闸水力条件令人满意。     

确定船闸输水阀门高程的方法

在模型试验、原体观测和理论分析的基础上,文本提出门后为非等断面逐渐扩散输水廊道体型时,阀门段阻力系数§_(vn)的经验计算公式以及在未知阀门布置高程的情况下,确定输水阀门后输水廊道压力高程曲线的计算公式。根据压力高程曲线可一次性地正确选择阀门布置高程,避免了以往各公式需先假定阀门底高程,再进行反复的计算。从而提高了精度,取得良好的技术经济效益。     

突扩廓道体型减免高水头船闸输水阀水空化研究

高水头船闸存在的主要关键技术问题是船闸输水阀的空化与空蚀问题。本文在综合研究国内外改善输水阀门空化的措施基础上，提出了突扩廓道体型以及减免输水阀门空化，通过物理模型试验和原型观测研究，充分论证了突扩廓道体型减免空化的效果，结合三峡工程连续五级船闸水力学试验研究，优化了突扩廓道体型，提出了结构简单，具有很强抗空化能力的底扩体型。     

三峡永久船闸输水廊道水动力学特性研究

该文对三峡永久船闸末级闸首阀门段输水廊道进行了数值模拟,对阀门段输水廊道的内部水流流动特征进行了分析,并研究了阀门后廊道顶部的压力特性,分析比较了以不同速率开启阀门及不同开度下紧急关闭对阀门段输水廊道内部流场的影响。将二维结果与三维结果及实验结果进行对比,变化趋势基本一致,验证了边界条件提法的合理性及数值方法的可行性。该研究对永久船闸阀门开启速率及紧急关闭时阀门开度选择具有一定的指导意义。     

昭平水电站船闸的结构特色

利用阀门间歇开启方式以控制灌、泄水时最大流量；通过优化阀门和门楣体型、设置门楣通气管、合理选择门槽尺寸，采用顶部突扩的进口廊道体型，在输水系统构筑物设计中采取多种综合消能措施，解决了槛下分散输水系统应用于高水头船闸中的空化、消能等水力学问题。同时，采用顶部带拉梁的整体框架式闸室结构，从而改善受力状态，节约工程投资。     

平底突扩断面水跃共轭水深分析计算

基于平底突扩水跃形成机制,认为突扩断面回流区平均水深取决于突扩断面上游渠道的能量水头及断面突扩比等。假定突扩断面回流区平均水深等于突扩断面上游渠道能量水头乘以修正系数,通过实测资料分析,建立了修正系数与上游渠道弗劳德数以及断面突扩比的关系式,并将突扩断面回流区平均水深代入平底突扩水跃共轭水深一般方程,得到了跃后水深计算公式。经实测资料验证,本文跃后水深计算公式计算结果与实测资料符合良好,误差较小。     

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.     

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。     

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。     

高水头船闸阀门段体型优化三维数值模拟

采用动网格技术和VOF方法对阀门开启过程进行非恒定流三维紊流数值模拟,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,分析出现空蚀危险的区域和时刻。针对阀门后突扩体顶板和升坎凸弧处出现的较低负压问题,提出8种体型方案,并分析体型参数对流速、流态、压强分布的影响,遴选出最佳体型。分析结果表明,方案3的顶板压强最大,方案8的升坎凸弧处压强最大。     

高水头船闸输水阀门的空穴问题研究及其改善措施

本文指出了高水头船闸反弧形输水阀门和平面输水阀门中,都存在空穴问题和研究这一问题的重要性。分析了影响阀门空穴的主要因素有:阀门及其底缘型式、阀门开启方式、阀门段廊道体型、阀门门楣缝隙体型、平面阀门门槽和通气情况等。提出了改善阀门空穴的一些措施。最后建议,根据具体工程条件,采用合理的措施才能达到较佳的效果。     

三峡工程永久船闸水力学研究

三峡工程永久船闸总水头为１１３ｍ，为双线连续五级，中间级最大水头达４５．２ｍ，超过了国内外已建大型船闸的水平，其水力学问题十分复杂，通过多年来大量的试验研究，选用双侧主廊道四区段领先八支管动力平衡输水系统，输水阀门向弧形门，门后廊氏部吾突扩体型，门楣处减蚀措施，采用快速开启阀门和提前关闭阀门，以消除闸室水面惯性超高的不利影响，进水口旁侧取水方式等，不仅满足各项设计要求，并能保证船闸的安全运行。     

船闸短廊道输水系统最优kv取值探讨

通过对船闸短廊道输水系统的廊道断面面积、阀门开启时间、输水时间之间关系的分析,以不大幅增加输水廊道断面面积、满足船舶停泊条件的情况下,尽量缩短船闸输水时间为原则,得出了短廊道输水系统设计的最优kv取值.工程实例分析计算表明,《船闸输水系统设计规范》中建议kv取值0.6~0.8并非最优.     

葛洲坝1号船闸输水系统水力学模型试验研究

葛洲坝1号船闸输水系统共进行了4个方案的模型试验研究。最后确定,4区段8根纵支廊道顶孔出水盖板消能的方案作为设计方案。本文简要介绍输水系统方案的选择情况。对试验确定的设计方案,重点叙述输水系统进水口及泄水口的布置;阀门段廊道的高程及体型;闸室中间廊道(第1分流口)及支廊道进水口(第2分流口)的型式;支廊道出水孔的布置和消能盖板的型式。文中亦给出了灌、泄水的水力特性、阀门后最低压力变化及闸室停泊条件等资料。     

大藤峡水利枢纽船闸输水系统研究

大藤峡水利枢纽船闸闸室有效尺度为280 m×34 m×5.8 m,设计最大水头40.25 m,一次充泄水量42万m3,为目前国内外已建单级船闸之最。船闸充泄水阀门段廊道、第一分流口及第二分流口等输水系统关键部位水力学问题突出。通过深入研究发现并解决了自分流方案第二分流口腔体水流脉动较大的问题;解决了第一分流口T形管处脉动问题;完成了充泄水阀门段体型、第一分流口、第二分流口、泄水箱涵尺寸优化研究。优化后四区段八分支廊道盖板消能(自分流)方案输水系统水力特性、廊道压力特性、船舶停泊条件均满足规范要求,为设计提供技术支撑。     

船闸输水系统的水工模型缩尺影响

本文叙述了通航船闸输水系统的水工模型缩尺影响。通常输水系统总阻力系数主要由廊道闸门段损失,廊道局部损失(其主要部份为出水孔段损失)以及廊道沿程摩阻损失等三部份组成。模型试验及相应的原型观测表明,前两种损失在廊道水流雷诺数 Re≥5×10~4以后,即和雷诺数无关,亦即与模型缩尺无关,而模型与原型之间沿程摩阻损失系数的差异是导致原模流量系数不相同的主要原因,这也就是为甚么在输水阀门开度η≥0.8以后原型流量系数大于模型流量系数的原因。为了更准确地确定原型流量系数及其他输水水力特征值,需要进行相应的糙率校正计算,特别是当模型比尺较小时。     

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 .