基于希尔伯特—黄变换的过闸水流脉动压力时频特性分析

平面闸门通过启闭控制蓄水和泄水，在运作时容易受水流脉动压力作用而发生破坏。为研究闸门启闭运动与过闸水流的相互作用过程，首先对不同底缘形式下的闸门启闭过程中过闸水流进行三维数值模拟，再采用希尔伯特—黄变换对过闸水流脉动压力信号进行时频特性分析，得到信号的时间—频率—幅值信息，对比分析发现在前倾45°、后倾30°的组合式闸门底缘，在闸门底部受脉动压力作用较平缓，测点能量幅值的变化差值最小，水流流态较为稳定。该研究可为平面闸门过闸水流脉动压力分析提供参考。     

三汊河闸立面二维水动力特性及闸门上脉动压力的频谱分析

为分析三汊河闸下游的水动力特性及泄流时脉动压力对闸体振动的影响,采用数值模拟的方法,利用FLUENT流场模拟软件,对河口闸泄流过程进行立面二维模拟计算,分析了闸下游的流场、流态和沿床面的流速分布。并针对泄流时闸门振动问题,对作用在闸门上的压力特性进行脉动压力的频谱分析及脉动强度分析,得出脉动压力的能量分布和脉动强度在闸门上的分布规律。结果表明,下泄水流所产生的强紊动是造成闸门上压力脉动的主要原因,闸门上脉动压力的高能频率段为0~0.05 Hz,2.2 m以下的脉动压力对闸门起主要作用,闸门的自振频率大于0.05 Hz时可有效避免闸门的振动破坏。     

两河口水电站导流洞进口围堰残梗高程影响截流难度试验研究

为了研究导流洞围堰残梗高程对截流难度的影响,以雅砻江两河口水电站截流为例,对截流流量为550、364m3/s时不同的围堰残梗高程进行对比试验,量测了戗堤龙口和围堰残梗处各项水力特性指标,分析了不同的围堰残梗高程对截流的影响。结果表明,随着围堰残梗高程的增加,龙口水力指标逐渐增加,增大了截流难度;残梗处水流流态由淹没出流转变为自由跌流,且当水流流态为淹没出流时,残梗高程增加,对截流影响不大;水流流态为自由跌流时,残梗高程增加,会显著增加截流合龙难度;截流流量减小时,围堰残梗对截流的影响增大。实际施工过程中,当截流流量为550m3/s,残梗高程为2 604、2 605m时对截流的影响变化不大,考虑到安全、经济、施工工期等因素的影响,建议将围堰残梗高程拆除至2 605m即可。     

带跌坎的消力池充水过程水力特性的试验研究

针对带跌坎的消力池充水过程水力特性研究偏少的现状,采用水工模型试验研究了带跌坎的消力池充水过程中的流态演变、时均动水压强和脉动压强等.结果表明,随水位抬升该类消力池内交替出现了多种水流流态,在一定条件下会发生水流短暂冲击消力池尾坎的现象;充水过程中,消力池底板时均动水压强可按静水压强分布规律估算;脉动压强均方根受到流态演变的影响,在充水过程中随水深增加而呈现不同的变化规律.     

分期导流束窄河道泄流物理试验及数值模拟研究

以某航电枢纽施工导流工程为例,采用MIKE21软件对施工导流中的束窄河道泄流进行了数值模拟,分析了围堰体型对束窄河道水流流态的影响,对围堰体型进行了水力优化,并利用物理试验进行了验证。数值计算及物理模型试验结果表明,优化后的围堰头部有助于减弱回流及水流侧向收缩。     

窄高型尾水管的设计参数估算方法研究

阐述了一种12号窄高型尾水管的设计方法。针对混流式水轮机，提出了一种根据其模型综合特性曲线和未来运行工况估算尾水管直锥段内的平均水流旋转角的方法，并依此来设计直锥段的高度和锥角。设计中侧重考虑非最优工况的转轮出口水流流态．使尾水管具有更高的平均效率和抑制压力脉动的性能。     

水工结构流激振动响应计算方法

为计算方便,将作用在结构上的水动力荷载分解为两部分,即由水流紊动而产生的水流脉动压力和由结构振动引起附加扰动流场而产生的动水压力。计算时用定义在频域上的相干函数来分析模型试验测得的脉动压力在各个节点之间的时空相关性,同时考虑了脉动压力在不同频率分量上相关程度的不同,形成脉动水流的节点荷载,基于此建立了模型实验和数值计算相结合的水工结构流激振动响应计算方法,并以双口渡砌石拱坝为例进行了算例分析,对其溢流坝面高速脉动水流对坝体的影响进行了研究。计算结果表明,该方法能够较好地满足工程分析的要求,可以应用于其他水工建筑物的流激振动响应分析中。     

分期围堰导流的迭代法求解

分期围堰是常用的导流方式，导流初期河床被围堰束狭，造成上游水位的壅高。水流流态随纵向围堰长度与水头之比，可分为宽顶堰流与明渠流。考虑到电脑的广泛应用，本文推荐采用迭代法求解正常水深ｈ０。临界水深ｈｋ及河糟缩窄后的水位壅高。     

杨房沟水电站初期导流模型过流试验

杨房沟水电站工程施工导流采用围堰断流、隧洞导流方式,为进一步掌握施工初期导流阶段的水流条件,确定围堰和坝体的施工安全,进行了初期导流模型试验研究。通过模型试验,测试了导流隧洞的泄洪能力、水流流态、空化数及下游流速与河床的冲刷情况,验证导流隧洞过流安全。根据模型试验结果,进一步优化了围堰堰顶高程与导流隧洞进口的进水条件,为工程初期导流设计与施工组织提供了重要的指导作用。     

水泵水轮机低水头空载运行的压力脉动研究

针对水泵水轮机的S特性和压力脉动致使机组产生剧烈振动,从而破坏构件甚至引发事故的问题,以宝泉抽水蓄能电站#1水泵水轮机为例,采用CFD数值计算方法计算了6种工况下5个测点的压力脉动特征值,并将不同测点的压力脉动频域图与试验值进行了对比分析。结果表明,采用非同步导叶装置会使压力脉动增强,指出改变流道流态是解决压力脉动的关键,为当前机组的稳定运行提供了建议,也为压力脉动的深入研究提供了技术支持。     

大单宽流量下过水围堰的抗冲性能及体型优化模型试验研究

过水围堰因其适用范围广且节约资源和工期等优点而被广泛应用,但在大单宽流量条件下,围堰过水后围堰下游防冲难度较大,因而提出在镇墩上加设微型挑角鼻坎的围堰堰后冲刷控制方法,并进行了体型优化模型试验。结果表明,通过控制镇墩上加设的微型挑角鼻坎挑角使出堰主流略微上抬,不仅可以减轻河道底部冲刷和河面波浪,也能使优化体型过水围堰下游面板的脉动压力达到要求,且不会产生空蚀空化及流激振动的问题,还节省了制作铅丝笼的费用,是非常经济实用的体型设置。     

不同降雨条件下的某航电枢纽工程砂砾体围堰稳定性分析

降雨入渗对岩土的力学性质和力学行为有较大影响,不同的降雨条件会导致土体内部产生不同的水力响应。基于江西省某航电枢纽工程,结合Abaqus通用有限元软件,分别考虑实际降雨的三个影响因素(降雨强度、降雨历时、降雨雨型)进行不同降雨条件下的砂砾体围堰渗流及稳定性数值计算与分析。结果表明,围堰体内部渗流速度、孔隙水压力及变形位移随降雨强度和降雨历时的增加而增加,而堰体安全系数则随之下降。同时,堰体渗流和稳定性与不同雨型的峰值分布有较强的相关性,雨强峰值出现越晚,在降雨终止时,堰体的非饱和区孔压、渗流速度等越大,堰体安全系数越小。     

深层隧道竖井流激振动响应分析

针对某深隧工程中竖井结构因受水流脉动压力产生的流激振动响应问题,采用物理模型-数值计算联合方法构建竖井消能工三维有限元模型,通过对竖井消能工的流固耦合有限元计算,得出竖井消能工在不同流量工况下的自振特性,将试验测得脉动压力进行频谱分析得到优势频率,并与自振特性进行对比分析;采用随机振动法算出水流脉动压力作用下的动力响应,通过对比不同厚度的消能工台阶动力响应结果确定最优尺寸。结果表明,推荐方案竖井体型与水流发生共振的可能性不大,且振动量微小,因此从经济角度可考虑适当减小消能工台阶厚度。     

过水围堰溢洪流场试验与数值模拟分析

针对过水围堰溢洪流场特征系统研究较缺乏,数值模拟分析较少的现状,通过制作过水围堰溢洪的专门水工试验装置,结合数值模拟开展系统的水力特性研究并对比分析水面线、流速分布及压力的试验值与数值计算值。结果表明,过水围堰溢洪最大流速出现在消能平台进口附近,前部流速分布表现为底层流速大、表层流速小;消能平台底板承受水流转向的冲击力,压力随泄流量增大而增大。消能平台承担消能防冲任务,水流特性对围堰结构稳定至关重要,研究成果可为改善消能平台结构设计提供依据。     

The unsteady fluctuating pressure and velocity in a cross flow fan

This paper investigates the relations between the fluctuating pressure and velocity of the source by means of nu- merical method and sound pressure in the far field obtained with an noise experiment for a novel cross flow fan. The frequency characteristics of the fluctuating pressure and velocity in a cross flow fan are analyzed by means of spectral analysis and wavelet transform. The fluctuating pressures obtained by large eddy simulation on the casing wall are compared with that of experiments and show good agreement. From the spectral analysis of sound source, it is found that the pressure fluctuating peak is correspond with the sound pressure in the far field.     

强浪环境下围堰龙口泄流与冲刷特性研究

鉴于强浪环境下围堰工程附近的波浪、水流作用显著,对排水龙口的泄水能力及结构稳定均有重大影响。以某大型围海造陆工程为例,采用近海波浪模型及平面二维水流泥沙数学模型,量化围堰工程区域及龙口局部波高、流场及床面形态变化规律。结果表明,龙口设置于Q7围堤中线处受波浪影响最小,相比龙口设置于其他围堤的情景,其有效波高相对减小85%~92%,同时对比Q7围堤沿程有效波高分布情况,中线处波高在有无龙口设置时均较小;龙口布设后,大浪期围堰工程内存在越浪现象,排水龙口水流紊乱且流速增加,围堰内外55m范围床面发生冲刷,靠近围堤的前后两组板桩附近流场更为复杂,流速及冲刷深度达到最大。     

基于ＩＣＥＥＭＤＡＮ 和ＳＶＭ 的起伏振动气液两相流流型识别

针对起伏振动条件下气液两相流压差信号过于复杂难以识别的问题,提出一种基于改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN)与支持向量机（SVM）相结合的流型识别方法。采用ICEEMDAN对小波去噪后的压差信号进行模式分解,通过求取的各本征模态函数（IMF）与原始信号进行斯皮尔曼相关系数计算,选取相关系数较大的IMF分量进行希尔伯特变换,对变换后各IMF分量的瞬时幅度进行能量熵、奇异谱熵、功率谱熵的计算,构成特征向量,带入到支持向量机中进行流型识别。结果表明：该方法能够有效识别起伏振动状态下的泡状流、弹状流、搅混流、环状流,识别准确率可达95%。     

Investigation of two‐phase flow mixing between two subchannels

The cross flow between subchannels in a BWR fuel assembly has been typically analyzed using three types of mixing models, namely, pressure difference, turbulent mixing, and void drift which are expressed by time‐averaged flow parameters. However, in our previous paper, we expressed the above cross flow phenomenon simply by a fluctuating pressure model and confirmed its validity experimentally. In this present study, we examine the relationship between the fluctuating pressure difference and the cross flow rate more precisely by using a short mixing zone with no steady pressure difference. Results show that the experimental cross flow data agree well with the calculations using this model. Furthermore, we tried to express the fluctuating pressure difference by using a sinusoidal wave as a new cross flow model. This model is shown to have no dependence on frequency. We verify that the cross flow can be analyzed using only the pressure difference amplitude. © 2000 Scripta Technica, Heat Trans Asian Res, 29(5): 412–426, 2000