水电站非正常运行下库区涌浪数值模拟

水电站非正常运行情况下，引水系统流量突变往往会引库区及下游河道涌传播，对于有航运要求的水利枢纽，这种涌浪往往会引航道附近的水流流场，恶化通航条件。本 库区涌浪计算的平碉一维水流数学模型，并应用于凌津滩水电站和琅琊山抽水蓄能电站中，表明该模型具有较强的计算模拟能力。     

两种运行方式下灌溉渠道的非恒定流数值模拟

为了保证灌溉渠道运行安全、合理调配水量,研究单一渠段的非恒定流过渡过程对促进灌溉管理水平是十分必要的。通过考虑灌溉渠道的不同运行方式以及节制闸的不同调控等综合影响,按照灌区常用的渠段上游常水深运行和下游常水深运行 2 种运行方式,应用渠道非恒定流数值模拟的特征线法及矩形网格计算格式,对梯形断面渠段由于不同闸门调控方式所引起的非恒定流过渡进行模拟,比较 2 种运行方式以及预报出各级节制闸调闸时间提前量,全面地反映系统动态并且较明确地模拟闸门调节过程。     

基于不同数学模型对某弯道式渠首水沙运动的数值模拟对比研究

以新疆某弯道式渠首为研究对象,分别采用CCHE和Fluent建立数学模型,对该渠首水沙运动规律进行数值模拟研究,并将模拟数据与物理模型试验结果进行比较分析。研究结果表明:两种数值模型的计算结果与物理模型结果吻合都较好,但与Fluent模型相比,在水流流态方面,CCHE模型能更准确地反映弯道下段自由水面的横比降现象;在泥沙横向淤积方面,CCHE模型可充分体现环流作用下泥沙冲淤效果;在计算用时方面,CCHE模型也明显耗时更少,证明CCHE模型能够更高效、更准确地模拟预测弯道水沙运动。     

水电站非正常运行下库区涌浪数值模拟

水电站非正常运行情况下，引水系统流量突变往往会引起库区及下游河道涌浪传播，对于有航运要求的水利枢纽，这种涌浪往往会影响引航道附近的水流流场，恶化通航条件。本文建立了库区涌浪计算的平面二维水流数学模型，并应用于凌津滩水电站和琅琊山抽水蓄能电站中，表明该模型具有较强的计算模拟能力。     

黄河口潮流数值模拟

应用二维非恒定流方程和破开算子法，数值模拟了黄河口附近海域潮流运动规律，并对动边界和潮位边界的处理作了探讨，实测资料验证表明，本文建立的数学模型能较好模拟黄河口附近的潮流场和潮位场。     

溢流坝泄洪闸门间隔开启方式数值模拟研究

溢流坝作为一种典型的水利工程结构,其主要功能在于有效调控上游与下游的水位平衡。研究以一系列详实的物理模型试验数据为依托,采用CAD软件构建三维模型,并将其导入Flow-3D计算平台进行数值模拟。通过细致的模型调整和验证流程,选取合适的数学方程来执行模拟任务,对数值模拟结果与物理模型试验数据进行对比分析,从而验证所选用的数学模型及计算软件的准确性与合理性。在确保模型有效性的基础上,研究进一步探讨了在额定流量Q=600m³/s的条件下,通过调整闸门开启间隔,对溢流坝的运行效率和下游河道的影响。研究结果表明,最优的闸门开启策略为开启2号、3号和5号闸门。在这种配置下,堰面的水流状态保持相对稳定,下游河道的流速得到有效控制,同时泄流消能效率得到显著提升。此外,这种开启方式对下游河段的冲刷影响降至最低,从而确保了水利工程的安全运行和下游生态环境的可持续性。     

双山灌区渠首枢纽段水流特性数值模拟及治理方案研究

为有效解决因尾水河道防护工程严重水毁对双山灌区渠首枢纽造成的安全隐患,本文建立了平面二维水动力模型,对渠首段水流特征进行了模拟,重点分析了威胁枢纽安全的不利水流条件,提出了二级消力池与跌水相结合的工程治理方案。结果表明,该治理方案能有效改善枢纽尾水河道水流条件,研究成果可为双山灌区渠首枢纽安全治理工作提供技术支撑。     

伊朗一大型翻板闸门的数值模拟

马斯加德苏莱曼大坝，是伊朗最大的水电工程，介绍了压力波动大型翻板闸门稳定性影响的模拟，以及在该工程接力器的设计对一问题的考虑。     

蒙洼蓄滞洪区洪水淹没数值模拟

蓄滞洪区是我国江河防洪体系中重要的组成部分。蒙洼作为淮河中游一个重要的蓄洪区，在淮河洪水调度中发挥着至关重要的作用。采用二维非恒定流不规则网格模型，模拟蒙洼蓄洪区内洪水淹没过程，分析蓄洪区内洪水风险，并采用2003年淮河大洪水的实测资料，对模型进行验证。结果表明，该模型能较好地模拟蒙洼蓄洪区洪水淹没过程，可用于蒙洼蓄洪区的规划、建设、管理，乃至整个淮河流域的洪水预报。     

X型宽尾墩水气两相流场的数值模拟

采用VOF方法和RNGk-ε模型对X型宽尾墩三维紊流流场进行了数值模拟,利用隐式解法提高了计算速度,捕捉到了水气两相流场并完成了对流场紊流特征的正确模拟.模拟结果表明:该模拟与实测结果吻合良好,说明采用的数值模拟技术对于自由水面的模拟能力可以满足工程实践的需要.     

Gate Regulation Speed and Transition Process of Unsteady Flow in Channel

The operation methods of channel and the speed of gate regulation have great influence on the transformation of flow in water conveyance channels. Based on characteristics method, a 1-D unsteady flow numerical model for gate regulation was established in this study. The process of water flow was simulated under different boundary conditions. The influence of gate regulation speed and channel operation methods on flow transition process was analyzed. The numerical results show that under the same conditions, with increasing regulation speed of the gate, the change rates of discharge and water level increase, while the response time of channel becomes shorter, and ultimately the discharge and water level will transit to the same equilibrium states. Moreover, the flow is easier to reach stable state, if the water level in front of the sluice is kept constant, instead of,behind the sluice. This study will be important to the scheme design of automatic operation control in water conveyance channels.     

宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的紊流数值模拟

宽尾墩 阶梯溢流坝 消力池一体化的坝面泄流形式是我国科技工作者提出的新型水工设施,已在实际工程中有所应用,但缺少数值计算成果。阐述了针对这种极其复杂的坝面形式进行的数值模拟,计算了设计和正常水位条件下的水力特性和宽尾墩进出口处的紊动能以及耗散率,数值计算结果与试验数据基本吻合。数值计算时单宽过量已达141m3/s·m,对宽尾墩 阶梯溢流坝 消力池一体化的方式有必要进行更深入的研究。     

泄水闸堰前冲刷机理及减淤措施研究

低水头航电枢纽堰前泥沙淤积将导致检修闸门无法正常启闭,影响到泄水闸的检修、维护工作。针对此问题,建立了用于研究闸前三元流的泄水闸物理模型及数学模型,运用动床物理模型试验和三维数学模型计算研究了闸前的三维流场及紊动能分布,并观测了闸门不同调度方式下的堰前冲沙效果。结果表明: 泄水闸堰前泥沙启动不仅与闸底水流流速有关,也与闸前的水流流态及紊动强度有关,紊动能的增强对泥沙启动的影响作用明显;闸门隔孔开启时水流受挡水闸阻水作用,在闸前近壁区水流下潜形成漩涡,闸前呈现复杂的三元流流态;复流态下的紊动能显著增加,强烈的紊动造成闸前床面泥沙大量启动,比连续开启泄水闸更有利于泥沙的起动,达到较好冲刷效果。     

高水头平板闸门小开度的数值模拟与试验对比

在高水头平板闸门小开度运行条件下,闸后水流流态较为复杂,采用目前计算水面线的公式来研究具有较大难度。Fluent具有稳定性好、收敛速度快的优势,通过结合高水头下平板闸门小开度的水工模型试验利用其建立合理的数学模型,模拟三维门槽水流的速度场与边壁的压力分布,计算模型进口段以及闸后段水流的压力、流速场、紊动能和紊动能耗散率等的分布规律。将数值计算结果与试验实测结果进行对比分析,二者结果基本吻合,验证了数值模拟方法处理工程问题的可行性。     

非定常浅水流动中热水对流—扩散过程的数值模拟

本文从深度平均的连续、动量和热输运方程出发,应用深度平均的k-ε湍流模式,对非定常浅水明渠流动中侧向排入热水形成的速度场和温度场作了数值模拟。在定常情况下,本文的计算结果表明:当水深较浅或热水排放动量较大时,放弃“刚盖假设”对于提高预计精度是必要的。非定常情况的计算结果与采用准定常假设的计算结果作了比较。这一比较表明:即使以最大主流速度定义的Strouhal数很小,在憩流前后的一段时间内,流动非定常性对速度场和温度场的影响仍是显著的。     

平板闸门小开度闸后水流特性数值模拟

现采用Fluent软件进行数值模拟,结合高水头平板闸门小开度的水工模型试验,对影响闸后水流特性的主要因素闸前水头和闸门开度进行研究,运用Fluent软件建立合理的数学模型进行模拟计算,并将计算结果与物理模型试验实测数据进行对比,两者吻合良好,且能较好反应平板闸门小开度闸后水流特性。表明应用数值模拟的方法研究平板闸门小开度闸后水流特性是可行的,并对数值模拟结果进行分析,得到相关规律。     

哈达山节制闸闸室底板冻胀数值模拟

哈达山水利枢纽输水干渠工程是吉林省特大灌区工程,肩负增长百亿斤商品粮的重任。施工单位在春天做施工准备时发现闸室底板中间位置出现贯穿性裂缝,伴随着底板抬高现象。对闸室底板进行有限元建模,计算底板的温度场和应力场在浇筑完成后随环境温度的变化情况。结果表明,由于寒区冬季环境温度低,施工阶段闸底板压重不足情况下越冬,在结构上会极大加剧闸门槽这一薄弱部位开裂的可能性。     

水力自动滚筒闸门水动力特性数值模拟

水力自动滚筒闸门是一种新型水力自动闸门，它利用水压力产生的推动力矩、闸门自重以及闸门配重产生的回复力矩进行自动启闭，以实现水流的自动调节、运行和排沙。鉴于对该类闸门的水力特性还没有充分研究，本文利用RNG 湍流模型对圆筒闸体绕流流场进行了模拟，并对自由水面引入了水－气两相流分层理论中的流体体积分数法（VOF）迭代求解。通过数值模拟，得到不同时刻计算域内的相体积分布、圆筒闸体附近速度场、压力场以及各工况的受力，并与模型试验实测结果进行对比分析，两者吻合较好。说明VOF法可以在圆筒闸体绕流流场自由表面的计算中应用推广，同时，所得结果对水力自动滚筒闸门的设计具有指导意义。