威远江水电站溢洪道挑流鼻坎数值模拟研究

针对威远江水电站岸边式溢洪道挑流消能存在的问题,采用RNGk-ε双方程模型、非结构网格与自适应局部网格加密的方法,模拟湍流,利用流体体积分数法(VOF)确定自由水面线,成功地对溢洪道挑流鼻坎挑流进行了三维紊流数值模拟。对挑流鼻坎的修改方案进行了研究,经过计算提出了较优方案,所提方案得到了物理模拟的验证,为威远江水电站设计与优化提供了可靠的设计依据。     

溢洪道挑流鼻坎几何尺寸的确定

在溢洪道设计中,挑流消能是主要消能型式之一,其中挑流消能型式中挑流鼻坎几何尺寸是影响消能效果的关键,挑流鼻坎几何尺寸受多种因素限制。本文结合泼河水库溢洪道工程,针对溢洪道挑流鼻坎几何尺寸确定的方法,谈几点体会。     

溢洪道挑流鼻坎几何尺寸的确定

在溢洪道设计中,挑流消能是主要消能型式之一,其中挑流消能型式中挑流鼻坎几何尺寸是影响消能效果的关键,挑流鼻坎几何尺寸受多种因素限制。结合通河县二甲沟水库溢洪道工程,针对溢洪道挑流鼻坎几何尺寸确定的方法,谈几点体会。     

溢洪道出口挑流鼻坎体型优化设计研究

KLBL水电站溢洪道出口挑流鼻坎,原设计方案采用单曲挑坎形式,经试验验证下泄流量不满足设计过流能力,严重影响了溢洪道的安全运行。笔者在理论计算的基础上,结合水工模型试验,对溢洪道挑坎体型进行了改进优化,提出采用双曲扩散挑流鼻坎体型,通过模型试验分析,说明设计合理。     

某工程溢洪道挑流鼻坎的模型试验

以某工程溢洪道挑流鼻坎为研究对象,采用物理模型试验的研究方法,以同等工况为试验研究前提,不同挑流鼻坎形态为研究方向。经试验得出不同鼻坎体型对应消力池下游水流流态、水流挑距、河床入射水流形态及河床冲刷形态。观测分析对比,得到适用于该工程实际的溢洪道鼻坎体型。     

峤山水库溢洪道挑流鼻坎结构尺寸的确定

在溢洪道设计中,挑流消能是主要消能型式之一,其中挑流消能型式中挑流鼻坎结构尺寸是影响消能效果的关键,挑流鼻坎结构尺寸受多种因素影响。结合莒县峤山水库溢洪道工程设计,针对溢洪道挑流鼻坎结构尺寸确定的方法,与大家共同探讨。     

太湖水库溢洪道挑流鼻坎优化设计研究

该文阐述了通过对太湖水库溢洪道进行模型试验,复核原设计方案的合理性,并提出优化设计方案.由模型试验结果可知溢洪道泄流能力满足设计要求,但鼻坎挑流挑距过短,水舌空中消能不充分,冲坑尺寸大,对下游产生严重冲刷.通过对挑流鼻坎挑角、反弧半径等体型优化设计,挑流形态明显改善,坝体及岸坡稳定不受影响,说明设计合理,对类似工程有一定借鉴意义.     

翻卷水舌鼻坎挑流的紊流数值模拟

将斜鼻坎与外边墙平面转弯相结合可使挑射水舌在空中横向翻卷,扩散更为显,同时,水舌中心线与溢洪道中心线形成较大的偏角,中将此种鼻坎称为翻卷水舌挑流鼻坎．通过翻卷水舌挑流鼻坎的水流属于带有复杂自由表面的紊流流动,本采用VOF法和k-ε紊流模型进行模拟,获得了详细的三维水流结构,计算与实测的水面线吻合良好,表明将紊流数学模型用于溢洪道翻卷水舌的数值模拟是合理可行的．     

天生桥一级水电站溢洪道挑流鼻坎固结灌浆施工

天生桥一级水电站溢洪道挑流鼻坎基础，为薄层泥岩夹灰岩，与薄层泥岩灰岩互层并受F8大断层影响，节理发育，岩体破碎，局部岩石糜棱泥化。设计通过水泥团结灌浆来提高基础岩体的整体承载力。在灌浆施工中开始采用孔口纯压式施工工艺，后来由监理提出改进施工工艺，改孔口纯压式为孔内循环式，提高了灌浆效果，提高了工程质量。     

挑流鼻坎合理宽度探讨

挑流消能在消能工中有着广泛的应用,挑流原则要求获得最大的挑距和最小的冲坑.挑流鼻坎的几何尺寸对其起决定性作用,鼻坎挑角、反弧半径可根据规范选取,挑坎顶高程可根据下游最高水位确定,而挑坎宽度没有具体的要求,本文通过假设计算法找出合理的鼻坎宽度,使得挑距最大,冲坑最小.最后还说明了入射水股面积对冲坑的影响.     

阿拉沟水库溢洪道挑流体型结构优化试验研究

水利枢纽工程经常由于地质条件的原因在工程布置方面受到限制。针对阿拉沟水库溢洪道下泄水流经挑流鼻坎挑射至下游河床及拟人工开挖山体的海漫平台所造成的冲刷和产生的雾化问题,通过多方案的挑流体型结构优化试验研究,获得了适合工程实际的异型挑流鼻坎结构,较好地解决了溢洪道下游消能段的防冲及雾化等问题。     

溢洪道差动式挑流鼻坎挑距和冲深特性探讨

溢洪道差动式挑流鼻坎可明显增加挑射水流在空中的碰撞、紊动和掺气,大大减轻下游河床的冲刷.根据部分溢洪道工程的水工模型试验资料,对差动式挑流鼻坎挑射水舌挑距及其下游河床冲刷坑深度的估算方法进行分析和探讨,可供类似工程设计和运行参考.     

泄洪洞扭曲型挑坎数值模拟应用

为探究验证泄洪消能工扭曲型挑坎的可行性和合理性,以红岩河水库右岸泄洪洞末端扭曲型挑坎为例,采用标准k-ε湍流模型和VOF多相流模型对扭曲型挑坎进行水气两相流三维数值模拟。研究结果表明计算域的整体流态及水面线高程与水工模型试验数据吻合良好,计算误差较小;挑距挑高及冲刷坑深度数据均显示挑坎布置合理,运行安全;下游冲刷趋势与流速紊动能分布均显示消能充分,水流顺利归河。为后期使用数值模拟的研究方法对大交角狭窄河道情况及挑流鼻坎型式的优化设计提供了参考和借鉴。     

那新水电站溢洪道出口挑坎结构形式的试验研究

广西那新水电站河岸式溢洪道轴线与下游河道斜交、河床狭窄,增加了消能防冲设计难度.针对溢洪道出口原设计方案挑射水流较集中,部分水流落在坎后岸坡上,危害岸坡及挑坎安全的现状,经水工模型试验修改,最终提出"双向扩散斜鼻坎 内转式右边墙 挑坎段分流导向墩"的消能工结构型式,使出坎水流顺河向扩散,在空间形成近似"ш"字形水舌,强化了水流在空中消能与掺气,改善下游流态及确保岸坡安全,取得明显效果.     

特征线法在溪洛渡泄洪洞挑流鼻坎设计中的应用研究

主要介绍了特征线法在溪洛渡泄洪洞挑流鼻坎设计中的应用情况，采用特征线法建立了异形扭曲底面条件下的泄洪洞挑坎水流流场计算数学模型并编制了可视化计算程序，由计算结果可以得到挑坎上水流的自由表面形态、断面水深和沿垂线平均的流速分布，该模型计算结果得到了物理模型试验的验证，二者结果基本一致，从布表明该计算模型的可靠性，采用该计算模型能够直观、快速地进行挑坎体型的方案比较。     

适宜大流量小底坡掺气设施的翼型挑坎研究

大流量小坡度泄洪洞布置的掺气减蚀设施,往往存在空腔偏短及空腔回水等问题。根据大流量小底坡泄洪洞掺气设施已有的研究和应用成果,提出了翼型挑坎的掺气设施布置,以求解决上述问题。针对涔天河水库扩建工程1^#泄洪洞,开展了水工模型试验研究,比较了不同翼型挑坎布置型式对掺气设施水力特性的影响,论证了翼型挑坎对于减轻掺气设施空腔回水的有效性。通过水工模型试验研究,确定了翼型挑坎掺气设施的基本布置型式,为进一步开展研究和推广应用奠定了基础。     

无中隔墩卧底式窄缝差动挑坎的设计研究

针对目前在多孔河岸式溢洪道上采用窄缝挑坎消能工，都是沿闸墩用长墩隔开，至出口段将墩体升高加厚、急剧收缩成窄缝的结构形式。全程隔墩混凝土用量大，加上强大侧向水压力荷载等影响到工程投资、结构安全与泄洪运行管理问题。该设计提出省去泄槽中部的长隔墩，只在溢洪道出口连续挑坎下部加入“卧底式窄缝”，借以实现继续应用收缩式消能工。经模型试验表明：通过“分段连续坎”与“窄缝”的差动作用，出射水舌抛射呈十、廿、卅字形，加大入水面积和碰撞机率，消能效果良好，并方便人为控制水舌落点。在水电工程中有扩大应用潜力。     

大圆弧导向鼻坎在昌马水库溢洪道改建中的应用

在昌马水库多年的泄洪运行中发现,其溢洪道泄洪出口水舌落点集中,在岸边形成较深的冲刷坑,直接威胁到岸坡的稳定安全。为了解决该问题,通过溢洪道挑流鼻坎改建方案的水工模型试验研究,调整挑流鼻坎体形,提出了适用范围较广的大圆弧导向鼻坎改建方案。经过模型试验验证,大圆弧导向鼻坎不仅具有很好的导向功能,有效控制水舌落水位置、分布及范围,而且能使水舌沿横向、纵向拉开,使水舌覆盖消能区较大范围,减轻河床冲刷,有效解决昌马水库溢洪道存在的问题。     

溢流坝反弧段紊流边界层空间特性的试验研究

本文利用一维激光测速系统，在实验室模型上，对光滑溢坝反弧段边界层水流特性进行了试验研究，研究表明，溢流坝反弧段内流动存在着微弱的三维结构，流的三维性主要由侧壁边界层及表面棱形波造成。反弧段凹曲壁面上近壁区流速分布仍满足对数律。本文还给出了壁面的切应力，边界层紊动特性及坝面压强等沿程变化的试验结果。     

泄洪洞双扩型挑流消能水力特性数值计算

以某工程泄洪洞双扩型挑流鼻坎消能防冲为研究对象,基于三维不可压缩流体k-ε紊流模型,采用FLOW-3D软件对双扩型挑流鼻坎进行三维数值模拟分析,分析了下游河道流速、水舌是否直接冲击河岸,探讨了原始方案与2个优化方案的挑流鼻坎体型对河床的冲击及其水力特性,并针对不同工况时计算结果,给出了该挑流鼻坎的最佳体型,以满足消能和...