洞内淹没射流及水平旋流梯级内消能的适用性研究

为了适应高水头泄洪消能的需要,提出了一种新型的泄洪内消能工,即洞内淹没射流与水平旋流梯级内消能工。以流量1 200 m3/s、最大总作用水头150m为标准进行了该消能工的体型设计,然后对设计的消能工进行了1∶60.25几何比尺下的水工模型试验。结果表明:下游出现与明渠相似的多种水跃流态,淹没射流孔口系数0.5~0.56,起旋器喉口流量系数0.32~0.35之间;旋流空腔直径先增大后迅速减小最后平稳,在旋流阻塞孔口处空腔直径又迅速增大最后稳定;下游水位H下小于2.0 D时,下游旋流洞段压强相对变化幅度较小,H下大于2.0D时,上下游水位对旋流洞压强影响较大;上游水位的变化不影响淹没射流速度相对变化,下游水位的变化,对水平旋流洞段影响较大;上游淹没射流消能、竖井消能、旋流洞消能与下游旋流阻塞扩散消能的消能率分别占总消能率的15%、10%、30%、10%,其中下游水平旋流洞段承担主要消能部分。     

竖井进流水平旋流式内消能工的水力特性

随着国内外高水头水利枢纽工程的日益兴建，寻求新的消能途径解决高水头大流量条件下泄水建筑物的安全和消能问题是高坝水力设计中亟待解决的难题之一。本文对竖井先进流水平旋流式内消能工进行了试验研究，给出了过流能力，消能率，时均压力等水力参数的研究成果。     

旋流阻塞与旋流扩散复合式内消能泄洪洞的水力设计

 结合雅砻江两河口水电站后期3^#导流洞和大渡河猴子岩1^# 导流洞的改建,在研究旋流阻塞和旋流扩散复合消能泄洪洞的水力特性基础上,对该类型复合式旋流内消能泄洪洞的设计原理与方法进行研究探讨,和开敞式进口、起旋器、阻塞与旋流渐变扩散段的体型进行了设计与计算,为1 000m³/s以上泄流量、150m作用水头量级的导流洞改建为旋流内消能泄洪洞工程水力设计提供参考。     

面流消能的消能率计算：面流消能试验研究之二

论述了面流消能的消能机理,并应用量纲原理分析了试验成果,总结出了面流消能五种典型流态旋滚区消能率的计算式,可供设计选择消能效果好的流态作为主要的应用流态时参考。     

水平旋流泄洪洞的基本流态与影响因素

通过模型试验,对上下游水位、通气孔直径、水平洞洞长和起旋器收缩断面面积比对水平旋流泄洪洞的流态的影响进行了研究。结果表明,在竖井为有压流的条件下,水平旋流泄洪洞的流态可分为自由流、吸吮流和淹没流3种基本流态,流态的分类与转变受各种因素的影响;通气时,水平旋流洞内旋流的空腔直径大而均匀,水流旋转的强度增大;不同的洞长,流态从吸吮流向淹没流转变时过渡区的相对上下游水位差相同,但洞长越大,吸吮流的范围越大,转变为自由流流态时所需要的起旋器出口的水流弗劳德数也越大;起旋器出口面积比不同时,流态分区的临界水力条件是不同的。     

导流泄洪洞射流-旋流梯级内消能工设计与数值模拟

导流泄洪洞在水利工程中应用十分广泛,本文以辽宁丹东梨树园子水电站为例,针对导流洞改建泄洪洞中的消能问题提出了一种射流-旋流梯级内消能工,并对其可行性和有效性进行数值模拟研究.结果显示,设计的射流-旋流梯级内消能工具有良好的消能效果,建议在工程设计中采用.     

杨溪水三级水电站溢流坝挑流消能试验研究

1工程简介杨溪水三级水电站位于广东省乳源县境内的杨溪水下游，是杨溪水三个梯级水电站在建的第一个电站，电站以发电为主，兼有灌溉、供水、防洪等综合利用的水利枢纽工程。枢纽的泄水建筑物为3孔溢流坝，采用开敞式溢流增，堰顶高程184m，进口宽3×12m，堰面γ＝0．068X1.85曲线实用堰，溢流坝下游反弧半径R＝16．5m，鼻欢挑射角度θ＝25°、出口高程171m（见图1）。溢流坝正常蓄水位为196m，30年一遇设计洪峰流量Q＝2203m3／s，200年一遇校核洪峰流量Q＝3178m3／s。坝址处河床狭窄，两岸山体雄厚，左岸坡较平缓，左岸坡脚处有一条坚硬…     

高水头旋流阻塞复合内消能工水力特性研究

旋流阻塞复合内消能工是适用于高坝泄洪消能的一种新型消能工,为了分析其在超高作用水头下的泄洪消能适用情况,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,对200 m作用水头条件下该消能工的水力特性进行了研究。结果表明：泄流量为1 547 m³/s,略大于设计值,满足泄流要求;洞内形成了稳定的空腔旋流,旋流洞段空腔直径约6~7 m,旋流角约60°,壁面压强约110×9.8 kPa,最大点流速约45 m/s;起旋器与旋流洞段为0.050~0.274 Hz的低频脉动,且水流空化数均大于1.2,运行安全;阻塞扩散段末端最小瞬时负压为-3.81×9.8 kPa,且水流空化数较小,但水流掺气率较高,有利于减免发生空蚀;阻塞扩散段末脉动优势频率为46.99 Hz;总消能率达82.1%,消能率高。研究成果可为该复合消能工在高水头下的泄洪消能应用提供参考。     

新疆某水电站泄洪洞挑流消能试验研究

该文通过水工物理模型试验优化了枢纽工程各泄水建筑物的体型及水力特性,妥善解决了挑流消能下游回流淘刷岸坡、山体和所形成的河床淤积等问题,确保了工程的安全运行。     

高水头大流量泄洪洞内消能工研究进展

为了降低工程投资,提高泄洪安全,防止出口冲刷、雾化和高边坡不稳定现象,近20年来国内外对各种内部消能的泄洪洞进行了研究,部分成果如旋流竖井(洞)、孔板(洞塞)和消力井等内部消能工,已应用到实际工程中。本文对这几种内部消能工的应用条件、消能效果和运行的可靠性进行了比较研究。认为旋流式和消力井式消能工适用于下游水位较低的条件,前者采用连续旋转和扩散消能,消能率高,掺气充分,可有效防止发生空蚀;后者采用井内集中消能,相对而言消能率较低。而孔板(洞塞)式消能工适用于下游高水位条件,其消能率较低,同时为了避免洞内发生高压不稳定气团流动,进水口闸门必须控制在高库水位运行。比较而言旋流式泄洪洞具有较大的优越性。     

纳吉滩水电站消能方式的试验研究

纳吉滩水利枢纽的泄水建筑物由 5个溢流表孔和 1个冲砂孔组成 ,最大泄流量为 92 3 0m3 /s ,底流消能。纳吉滩水电站底流消能的主要问题是小流量时消力池内水深不足 ,呈远驱水跃 ,消能效果极差。水工模型试验进行了多方案探索 ,从水工水力学的角度来看 ,二道坝方案为优。     

ATOMIZATION CAUSED BY BOTTOM FLOW ENERGY DISSIPATION

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＢｏｔｔｏｍｆｌｏｗｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｃｏｍｍｏｎｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆｏｒｆｌｏｏｄ ｒｅｌｅａｓｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｗａｔｅｒｈｅａｄ .Ｉｔｓｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｄｅｐｅｎｄｓｍａｉｎｌｙｏｎｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｔａｃｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｊｕｍｐ .Ｔｈｅａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｏｆｂｏｔｔｏｍｆｌｏｗｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ…     

山西省离石县改河扩城工程中消力池选型及其设计

结合山西省离石县改河扩城工程中消力池的选型试验,提出了几种消力池体型。根据稳定水流的能量方程及动量方程,导出了矩形明槽中消力池的计算式,并用该工程的试验结果进行了验证计算,计算结果与试验资料基本吻合。     

向家坝水电站冲沙孔体型优化设计

向家坝水电站冲沙孔由导流底孔改建而成,结构体型受到了较大限制,加之冲沙孔下泄水流为高速含沙水流,且紧邻下游引航道,消能防冲设计标准较高。结合向家坝工程实际,通过水工模型试验,从消能效果、消力池临底及临边流速、改造难易度等多方面,对3种冲沙孔体型进行了分析比选,确定了最终的优化体型,较好的解决了出口消能防冲难题。     

水平旋转内消能泄水道的流态序列、分区特性及临界条件

本文给出竖井进流水平旋转内消能泄水道的基本流态序列、过渡特性及临界水力条件。这种泄水道的流态可根据空腔环流内的气体压强、空腔直径和通气孔的通气量的变化规律分为淹没流流态、吸允流流态和自由流流态；空腔环流形成的水力条件为(H-h)／h大于2．5或Fr大于0．46；各流态转变过程中有明显的过渡段性质；在不同的流态分区内物理量的变化规律是不同的。     

某渠首工程整体水工模型试验研究

根据工程建设的需要,为了全面验证工程总体布置和建筑物结构布置的合理性,对某渠首工程进行了引水试验、泄洪试验、输沙试验及冲刷试验。结果表明:枢纽泄洪过流能力满足要求,拦河闸消能防冲效果较好,工程总体布置和建筑物结构布置合理。通过优化枢纽防沙排沙布置,提出了最佳的闸门运行方式。     

面流消能近底紊动流速特性的研究(面流消能试验研究之一)

本文主要论述了面流消能五种典型流态近底紊动流速特性,总结出了近底时均流速和紊动强度沿程变化规律,提出了近底紊动流速可能出现的最大瞬时值及相应位置的计算公式。面流消能工程的下游防冲设计中考虑的主要水力参数之一是,消能段近底流速紊动可能出现的最大瞬时值及其相应的部位,但目前国内外研究成果较少。笔者通过水工模型试验重点研究了面流消能各典型流态近底流速及其紊动纵向分量沿程的变化规律,并提出了计算公式,为优化面流设计提供科学依据。     

水闸消能防冲设计条件的确定

闸下冲刷破坏较普遍,消能防冲设计条件选择不当是原因之一.水闸消能防冲设计条件一般选用最大单宽能量E=ρgΔHq作为控制条件.由于水闸的上下游水位及泄量是随闸门开度的大小和下游河道充水时间的长短而变化的,为确定符合单宽能量最大这一点的工况,只能通过将闸门分级开启的方法,用恒定流的公式逐级试算寻求.通过水工模型试验,并经原型观测资料验证,证明闸门开启过程中的水流是符合圣维南方程的非恒定流,并找到确定满足单宽能量E=ρgΔHq最大时的下游水深ht的途径.     

某拦河闸底流消能工消能防冲试验研究

通过物理模型试验,对某拦河闸底流消能工进行消能防冲试验,测试和分析不同开度下的水闸运行流态、流速分布及上下游水流衔接状况,研究成果可供工程设计参考。