侧向挑入消力池的岸边溢洪道水力特性研究

针对岸边溢洪道从侧面挑入与其平行布置的已有消力池来消能的布置形式,采用数值模拟方法研究了高程和流量对挑坎(а=45°)及消力池水力特性的影响。结果表明,随着泄流量逐渐增大,挑坎内最大水深、最大压力及消力池最大压力均逐渐增大,挑流水舌入水长度与纵向入水长度均逐渐增大;随着挑坎与消力池高差的减小,挑坎最大水深和最大压力均逐渐增大,而消力池最大压力变化较小。拟合得挑坎最大水深和最大压力的定量计算公式,从而为该型岸边挑坎的工程设计提供了参考。     

溢洪道挑流坎对消力池内过饱和气体的影响分析

消力池中过饱和气体的浓度通常与包括溢洪道射流流态在内的多种影响因素有关。为了得到溢洪道射流流态与溢洪道结构之间的关系,在采用室内物理模型试验分析各种溢洪道流态的基础上,基于气体向气泡界面和水体表面传质的机理,通过建立三维两相流数学模型,模拟分析了不同溢洪道结构对消力池内饱和气体的影响。结果表明,溢洪道挑流坎可大幅降低消力池中的过饱和气体浓度。     

设有掺气挑坎的台阶式溢洪道的三维数值模拟

利用引入VOF方法的RNGk-ε双方程紊流模型,对在台阶首部设置掺气挑坎的台阶式溢洪道进行了全程的三维数值模拟。通过模拟,得出计算域的水面线、速度场和压强场等水力特性,并用物理模型实测值对数值计算结果进行验证,两者吻合较好。说明采用数值模拟的方法研究台阶式溢洪道,以此得到真实的水力特性是可行的。     

过渡式台阶溢洪道的水力特性研究

鉴于台阶式溢洪道的研究多集中于台阶尺寸﹑坡度﹑流态﹑消能等方面,而对台阶本身的布置形式研究很少,提出了新的过渡式台阶溢洪道布置形式,采用紊流数值模拟方法研究了不同坡度﹑不同单宽流量以及不同过渡形式下的过渡式台阶溢洪道的水力特性。结果表明,与连续等高的台阶溢洪道相比,在相同条件下过渡式台阶溢洪道台阶面上的负压区较小,消能率较高且随单宽流量的增加而增加,所提出的台阶布置形式可供相关工程参考。     

射流角度对双燃料发动机燃烧过程的影响

基于三维流体力学软件,模拟研究了天然气射流中心轴线与水平方向夹角α、柴油/天然气两射流的中心轴线在水平方向上相对交角β对柴油/天然气双直喷发动机缸内射流发展、混合及燃烧过程的影响,结果表明：水平夹角α较小(30°和40°)时,受燃烧室空间限制难以形成稳定的涡旋结构;α较大(50°和60°)时,有利于形成尺度较大且稳定的涡旋结构,与后续柴油射流作用后,形成较多柴油-天然气-空气混合气,引燃面积增大,燃烧速率加快且温度分布更加均匀,剩余未燃CH₄较少;相对交角β较小(0°和10°)时,缸内混合气形成不均匀分布,燃烧室中心混合气较稀,唇口处较浓;β较大(30°和40°)时,柴油射流和原有涡旋相互作用,形成更多且分布更加广泛的柴油-天然气-空气混合气,缸内燃烧情况最好,剩余未燃CH₄较少．     

冲焰角度对燃烧特性影响的数值模拟

以冲焰式扩散燃烧器为研究对象,应用fluent数值模拟软件,运用非预混燃烧模型模拟不同的火焰对冲角度对火焰形态,燃烧温度以及CO和NOx排放量的影响。根据数值模拟结果,分析其燃烧特性和污染物排放特性随火焰对冲角度变化的规律,从而对该类燃烧器的优化设计提供指导。     

颗粒组合角度对近壁颗粒传热特性的影响

为了探究颗粒堆积结构变化对近壁面颗粒传热过程的影响,构建了近壁面两颗粒的非稳态传热模型,研究了不同初始温度条件下颗粒组合角度变化对近壁面颗粒传热特性的影响规律。结果表明：初始温度越高,所需换热时间越长,颗粒组合角度增加,使得换热时间明显减少。初始温度为1073K时,换热面平均热流密度值呈先迅速下降后缓慢下降的趋势。同一时刻,组合角度越大,颗粒平均温度越低。不同组合角度颗粒的固相传热率均达到0.8以上。颗粒组合角度越大,固相传热占比越小,辐射传热占比越大。在换热前期,辐射传热率最高可达0.57,对传热过程的影响不可忽略。     

侧槽式溢洪道水流的紊流数值模拟研究

针对侧槽式溢洪道侧槽段水流大尺度的横向旋涡、回卷表层水流与由溢流堰下泄水流相互作用后掺气、沿主流方向平均流速分布不规则的问题,采用RNGκ-ε紊流模型对侧槽式溢洪道水力特性进行了三维数值模拟,并与物理模型试验结果进行了对比,获得了水流流态、水面线、压强和流速等水力参数的分布特征。结果表明,计算值与实测值相吻合,该方法有效可行。     

台阶式溢洪道中墩水翅影响因素及改善措施

为探求台阶式溢洪道中墩水翅的影响因素、消减原则及改善措施,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法,研究了某水库台阶式溢洪道中墩水翅附近区域的水力特性参数,分析了台阶式溢洪道的水翅影响因素.在此基础上提出了消减水翅的原则,并设计了一种适用于台阶式溢洪道的渐变式尾墩.数值模拟结果表明,渐变式尾墩和小台阶可有效改善水流流态,...     

公明水库进库闸环形溢流消力池水力特性研究

底流消能型式在水利工程中被广泛应用,但随着现代工程技术的发展,现有的矩形消力池、梯形消力池已不能完全满足工程需要,根据重力相似准则设计几何比尺为1∶10的水工模型,采用模型试验与Flow-3D数值模拟相结合的研究方法,以公明水库进库闸消力池为例,对环形溢流消力池的流态、泄流能力、流速、压强与消能率等水力特性进行研究。研究表明,溢流竖井内水流呈漩涡上升,溢流跌水呈贴壁流,消力池内无法形成完全水跃;环形溢流竖井泄流能力较等宽度等堰高的宽顶堰略小;溢流跌水在约11.80m的落差内迅速增大至12.60m/s,但水流跌入消力池后流速迅速减小,出池流速在1.70m/s内;消力池底板脉动压强最大值不会超过水流自身水位落差;环形溢流消力池综合消能率可达80.38%。由此可见,环形溢流消力池虽然在流态、流速分布、压强分布上不同于常规消力池,但同样能达到较好的消能效果,可供类似工程参考。     

分水墙对表底孔共用消力池水力特性的影响

针对表底孔共用消力池内复杂的流态,以缅甸联邦NAM PAW水电站为例,采用比尺为1∶50的物理模型试验,研究了表底孔共用消力池有无分水墙时的水流特性。试验结果表明,无分水墙时能加剧表底孔水流掺混碰撞,有效减小消力池内临底流速,有利于消能;能在一定程度上减轻下游河床冲刷,可为同类工程设计提供参考。     

锥形阀消力池优化试验研究

对崆峒水库输水洞平板闸门改建为锥形阀后的消力池进行了模型试验研究。锥形阀消力池内流态稳定,池末端水流没有直冲消力坎且没有明显的水面跌落,消能效果较好。试验结果分析表明：当流量不同时,消力池的最优体型亦有所不同。     

溢流式面板坝坝体溢洪道水流数值研究

在水利水电建设中．对于溢流式面板坝,一个重要的问题就是溢洪道的消能．采用不同的消能方式将表现出不同的水力学特性。利用处理复杂自由水面的体积流体分析（VOF）方法和κ-ε方程紊流数学模型对光滑式、台阶式两种形式上的水流进行数值模拟研究。     

某阶梯溢洪道与光滑溢洪道水力特性对比

某溢洪道工程原设计方案采用光滑溢洪道,但光滑溢洪道出口流速较大,挑距较远,对右岸岸坡造成冲刷破坏。对此,提出采用阶梯溢洪道替换光滑溢洪道的设计方案。为定量分析两种溢洪道水力特性,采用水工模型试验与数值模拟试验相结合的方法做了对比分析。结果表明,阶梯溢洪道的消能率明显大于光滑溢洪道的消能率,有效减小了溢洪道出口流速和挑距,避免了对下游岸坡的冲刷,该修正方案合理。研究成果可为类似工程提供参考。     

含侧向进流的底流消力池水力学模型试验研究

因地形、地质条件的限制,某些工程需将消力池作为电站尾水排放通道,从而导致消力池在运行过程中出现侧向进流的现象。针对这种布置形式,结合某实际工程在1∶40的模型上对其水力特性进行了试验研究,观测了水流流速、尾水渠水位、水流流态等水力学指标,经对比分析,提出了一种较为合理、经济的侧向进流方式,即跌坎底流消力池+尾水涵管体型。试验结果表明,该体型不仅有效地利用了地形,还妥善解决了消能防冲与电站尾水衔接问题。     

消力池渐变段体型对消能效果的影响

针对黄金坪泄洪洞消力池受地形地质条件的限制,消力池长度明显不足、水跃跃首流态较差、消能效果不理想的问题,通过水力学模型试验,调整优化了泄洪洞出口跌坎高度、挑角及坡度体型,并观测了消力池水流流态、水面线、临底流速、底板压强、出口流态和流速等水力特性指标。结果表明,与原设计方案相比,调整体型后的消力池流态得到了很好地控制、消能效果增强,消力池出池水面跌落和流速均有所减小,各项水力学参数指标满足设计要求,通过体型优化实现了在原有消力池长度条件下改善流态和增强消能的目的。     

多层泄孔运行方式对二级斜坡进口浅水垫消力池水力特性的影响

针对某水电站工程消力池体型不合理及调度运行方式不当而导致池内流态不良、消力池临底流速过大、底板冲刷破坏等问题,通过1∶45模型试验分析了二级斜坡进口式浅水垫消力池在多层泄洪孔不同运行方式下的水力特性。结果表明,新提出的消力池体型能够明显改善面流流态及水跃不稳定等问题,针对该工程,优先采用溢流表孔泄流比采用冲沙底孔泄流池内流态更佳,消力池临底及岸边流速更低,消能防冲效果更好。     

当卡水电站消力池的优化试验研究

当卡水电站属于中低水头水电站,其泄水建筑物具有水头低、佛氏数低等特点,通过模型试验发现原设计方案存在消力池体型欠佳、池内水流流态紊乱、消能效果差及坎后二次跌落水流大等问题,为此对消力池体型进行了优化设计,通过不同方案的优化比选,提出了将溢流堰和泄洪闸后消力池隔开、降低泄水闸底板高程、加宽泄水闸消力池宽度、减少消力池长度和适当提高尾坎高度等措施,有效地解决了原设计方案的不足,且降低了工程造价。