跌坎型底流消力池水力特性二维数值模拟研究

采用二维数值模拟的方法,模拟了表孔溢流坝及其末端的跌坎式底流消力池的二维流场.并分别从调整跌坎高度、在跌坎前增加水平段,以及改变出流角度3个方面对跌坎体型进行修改,通过各方案对比,得出消力池临底流速变化规律.可为工程设计和科学试验工作提供参考.     

跌坎型底流消能工水力特性的试验研究

采用水力学试验方法,对跌坎型底流消能工的水流流态、时均动水压力分布以及临底流速进行了分析。并对影响消力池水力特性的跌坎深度和水流入池角度进行了研究。研究表明跌坎型底流消能工能有效解决高水头、大单宽流量消力池水力学指标过高的问题。     

跌坎型底流消能试验研究

为了减小高坝泄洪雾化的影响,对比传统底流消能工,进行了水工模型试验。通过试验,对跌坎型底流消能工的水流流态、临底流速以及脉动压力分布进行了研究分析,结果表明：跌坎型底流消能工可大大降低临底流速,减小消力池底板上的脉动压强,消能效果较好;同时还可抬高消力池底板高程,缩短消力池长度,节省较多的工程量,经济效益明显。     

坎深和入池能量对跌坎型底流消能工流态影响的数值模拟

跌坎型底流消能工是建立在常规底流消能工基础上的一种消能方式,相对于常规底流消能工能有效降低消力池的临底水力学指标.本文采用RNG k-ε双方程紊流模型进行数值模拟;数值计算采用SIMPLE算法的改进的算法PISO算法;对于自由水面线,采用VOF方法对进行追踪模拟.并对计算结果与物理模型观测值进行了对比,两者结果具有较好的一致性.     

入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响的数值模拟

跌坎型底流消能工是在常规底流消能工基础上发展起来的一种新型消能工.就入池角度对跌坎型底流消能工水力特性的影响进行数值模拟,并将模拟结果与试验数据对比分析.二者基本吻合.表明数值模拟方法有效可行.同时,研究发现入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响较大,选择合适的入池角度以提高消能效率是确定该型消能工体形的关键之一.     

跌坎型底流消能流态转捩及控制研究

跌坎型底流消能工是一种建立在常规底流消能工基础上的新型消能工。通过理论分析得出,跌坎型底流消能工消能率随着跌坎高度与上下游水深的变化而发生变化,且不同入池Fr下,满足消能率所需坎高与水深不同。结合某大型水电工程进行验证,针对上游相对水位120.0~140.0 m、下游相对水位40.0~50.0 m,跌坎型消力池内水流流态特征进行分析。研究结果表明,跌坎型消力池内水位波动最大值发生在跌坎下游50~100 m范围内;随着跌坎型消力池跌坎高度的变化,消力池内水流可呈现出三种不同流态特征;当跌坎断面采用收缩体型后,跌坎高度可得到提升,有效地保障消力池内水流流态稳定和消能效率,改善消力池内临底水力学指标。     

跌坎型底流消力池的水力特性与优化研究

本文以向家坝高水头大单宽流量水电站为例,对旨在降低消力池临底水力学指标的跌坎型底流消力池进行了系列水工模型试验,研究了不同跌坎高度的消力池水力学特性。研究成果表明,连续跌坎的采用有利于降低消力池临底流速,其应用效果取决于跌坎高度,但跌坎的存在也改变了消力池内的水流流态,对底板脉动荷载与消力池的消能效率有较大影响。对有溢流表孔与中孔的泄水建筑物采用适度收缩泄水孔出口的布置方式,可以起到稳定消力池水流流态、增进消能效率的作用,同时有利于减轻泄洪雾化。     

跌坎型底流消能工研究综述

近年来,随着人们环境保护意识的不断增强,许多大型水电工程的泄洪消能倾向于采用泄洪雾化较低的底流消能方案。然而,经济和技术两方面的因素制约了底流消能在高水头、大流量水电站建设中的应用。针对底流消能应用于高水头、大流量泄洪工程时存在的问题,在总结已有研究成果的基础上,结合国内向家坝、官地和亭子口以及国外某些高坝工程泄洪消能实践,对跌坎底流消能工的研究进展进行了综合分析。可为类似工程的体型优化设计提供参考。     

宽尾墩-跌坎型底流联合消能工水力特性试验研究

通过水工模型试验着重分析比较了宽尾墩-跌坎联合消能工与跌坎以及常规消能工消力池内的水流流态、临底流速以及脉动压力等,并根据试验结果拟合分析了该联合消能工的强迫水跃长度公式。试验结果表明,该种新型的消能方式改善了跌坎消力池内的水流流态,降低了消力池内的临底流速和脉动压力,缩短了消力池的长度,减轻了下游河道的冲刷,并且能很好地利用宽尾墩良好的消能率,克服宽尾墩挑射水流对消力池底板的冲击问题,为类似工程提供了参考,同时也丰富了泄洪消能工的型式。     

跌坎式底流消力池水力特性三维数值模拟与试验研究

采用三维数值模拟结合物理模型试验的方法,对某水电站表孔、中孔及其末端的跌坎式底流消力池的水流三维流场进行了计算分析和试验研究。分别比较了跌坎高度、消力池深度、跌坎水平长度以及出口侧收缩等对跌坎式底流消力池水流结构及相关水力特征量的影响,优选了水力特征量相对较好的跌坎式消力池结构布置型式,可为工程设计提供参考。     

跌坎式底流消能工水流特性分析

现对跌坎式底流消能工消力池内水流流态的演变进行了初步分析,随着入池能量的变化,消力池中会产生混合流、淹没混合流、淹没底流以及远驱底流流态.并对淹没底流流态下,消力池内的淹没射流区、附壁射流区内的流速分布采用射流力学理论进行了分析,得出了其流速分布公式.     

泄水陡坡后消力池的水跃特性数值模拟

水跃消能是水利工程中经常采用的消能形式,国内外许多学者对水跃进行了大量的研究。在工程实践中发现,泄水陡坡后消力池内水跃的水力特征值与规范方法计算得到的值有较大差异。通过对不同坡度的陡坡后消力池内水跃特性进行数值模拟,结合室内模型试验,分析了陡坡消力池内陡坡坡度与水跃长度的关系,并对比了数值模拟所得的水跃长度值与经验公式及模型试验结果。研究结果表明,数值模拟结果与实测值相对误差较小,经验公式的计算结果误差较大。因此,在今后实际工程设计中,可通过数值模拟的方法对陡坡后消力池长度进行初设。     

宽尾墩跌坎消力池消能水力特性模拟研究

为探究宽尾墩跌坎消力池消能机理及其水力特性,采用RNGκ-ε湍流模型结合VOF两相流数值模拟方法,对宽尾墩联合平底消力池、无宽尾墩平底消力池和宽尾墩跌坎消力池三种方案进行了模拟研究,对比分析了这三种方案的流态及水面线、临底流速、压强分布。结果表明:宽尾墩跌坎消力池表现出掺气充分,水流紊动剧烈,临底流速小,压强小且分布均匀等特点。     

辅助消能工的水力特性及在闸下低佛氏数水跃消能中的应用

低水头引水枢纽工程的一个普遍水力学问题,是低佛氏数水跃消能与防冲,该问题已成为水利水电工程尤其是中小型工程中亟待解决的重要课题。低佛氏数水跃消能的最大特点是产生弱水跃和颤动水跃,该水跃消能效率低,要求消力池长,工程量大。而采用辅助消能工与传统底流消能工相结合,才是解决低佛氏数水跃消能的最基本、最有效的方法。     

典型非稳态水跃现象的数值研究

采用VOF模型跟踪自由表面的变化,数值模拟了典型水跃湍流由静止到最终稳定的全过程。本文给出了水跃现象在不同时刻自由表面的变化情况,主要对水跃过程中自由表面的形状、内部流场结构、速度矢量场及压力场分布进行了分析。结果表明,VOF模型能够有效地描述水跃这类复杂自由表面流道的湍流特性,具有可行性与实用性。     

跌坎型消能工附壁射流区域掺气特性试验

采用水力学试验的方法,测量了弗劳德数为3.08~5.42时,跌坎型底流消能工在不同流量、跌坎深度以及入射角度下,附壁射流区及其附近水域的掺气浓度值,通过对比分析,得到入池流量、跌坎深度以及入射角度对该区域掺气浓度沿程分布的影响规律。试验结果表明:在本试验条件下,当入射角度、跌坎深度一定时,该区域掺气浓度随入池流量的增大而增大;当流量一定、单一改变跌坎深度或单一改变入射角度时,该区域掺气浓度值无明显变化;无论入池流量、跌坎深度、入射角度改变与否,该区域临底掺气浓度均沿程呈现出先增大后减小的规律,而其他水深断面的掺气浓度则沿水流方向呈沿程衰减的规律。     

窄缝挑坎水力特性三维数值模拟研究

为研究窄缝挑夫水力特性,利用数值模拟技术,结合具体工程实例,通过对曲面贴角体窄缝式挑坎内压力特性、流速分布及挑射水舌形态等水力参数进行计算分析,提取了物理模型无法获得的较为详细的流场信息。该计算结果能够为类似工程起到一定指导作用。