船闸输水初始流量增率和惯性水头计算

从船闸非恒定流基本方程出发，推导了两种常用阀门输水初始流量增率计算式和阀门全开后惯性水头的计算式，计算结果与试验值和数值计算值一致。     

船闸输水初始流量增率和惯性水头计算

从船闸非恒定流基本方程出发，推导了两种常用阀门输水初始流量增率计算式和阀门全开后惯性水性头的计算式，计算结果与试验值计算值一致。     

贵港二线船闸输水系统水力特性原型观测

贵港二线船闸是西江航运干线中的重要通航枢纽,采用简单的闸墙廊道侧支孔出水及双明沟消能的分散输水系统布置型式。为验证输水系统布置及闸阀门运行方式是否合理,对船闸输水系统进行了水力特性原型观测试验。观测结果表明：闸室水力特性及船舶停泊条件基本满足规范及设计要求,船闸进出水口及闸室内流态较好;在当前船闸水头及推荐的阀门运行方式下,输水末期闸室内的超高、降超出了规范要求,改善闸阀门运行方式后,有效降低了惯性水头;船闸原型与模型间流量系数存在偏差,偏差值不超过6%;双线船闸在不同工作时序下运行,相互影响不大。     

乌江银盘省水船闸整体水力学模型试验研究

乌江银盘水利枢纽省水船闸是我国第一座按现代省水船闸理念设计的船闸.整体水力学模型试验结果表明,省水船闸方案将实际最大工作水头由36.500 m降至18.250 m,理论省水率可达50%;输水时间、系缆力、阀门门后压力、峰值流量及流量系数等船闸输水系统的各项技术指标均满足规范要求.省水船闸方案不仅降低了船闸工作水头,简化了高水头阀门水力学难题,而且达到减少船闸耗水的目的.     

长距离输水工程调流阀过流特性研究

长距离输水工程中调流阀承担着控制和调节流量的重要责任,因此过流特性对准确操作调流阀非常重要。本文根据自动化系统所采集的数据,运用阀门的压力流量关系理论,经分析计算得到调流阀过流特性曲线簇,并研究定压输水时,调流阀阀门开度与流量的关系。结果表明:当压差固定时,调流阀阀门开度越大,阻力系数越小,过流量越大;但阀门开度与过流量并非线性关系,而是存在一个转折点,当阀门开度大于这个转折点时,阀门开度与过流量接近线性关系。本文为长距离输水工程流量控制的运行管理提供了准确有效的理论基础。     

船闸输水系统的水工模型缩尺影响

本文叙述了通航船闸输水系统的水工模型缩尺影响。通常输水系统总阻力系数主要由廊道闸门段损失,廊道局部损失(其主要部份为出水孔段损失)以及廊道沿程摩阻损失等三部份组成。模型试验及相应的原型观测表明,前两种损失在廊道水流雷诺数 Re≥5×10~4以后,即和雷诺数无关,亦即与模型缩尺无关,而模型与原型之间沿程摩阻损失系数的差异是导致原模流量系数不相同的主要原因,这也就是为甚么在输水阀门开度η≥0.8以后原型流量系数大于模型流量系数的原因。为了更准确地确定原型流量系数及其他输水水力特征值,需要进行相应的糙率校正计算,特别是当模型比尺较小时。     

船闸末级闸首超长输水廊道泄水水力特性数值模拟

拟建的三峡枢纽水运新通道船闸末级闸室超长输水廊道运行水头高、输水量大、输水时间短、输水距离长,水流具有强非恒定性,保障其安全运行非常重要,故对高水头船闸末级闸首超长输水廊道的阀门开启过程的非恒定水动力特性进行数值模拟,研究不同输水廊道长度、不同阀门开启时间下,闸室流量过程、闸室水位过程、阀门井水位过程等水力要素的变化规律和影响因素。研究表明:船闸末级闸首输水廊道长度加长会增加惯性超降值、增长惯性超降波动周期、延长泄水时长、降低闸室水位升降速度,同时减少阀门开启过程中阀门井水位降落值;加快阀门开启速率会减少泄水时长、增加闸室水位升降速度、减少阀门开启过程中阀门井水位降落值。研究结果可供三峡枢纽水运新通道末级闸首超长泄水廊道设计参考。     

长距离虹吸管道输水水力学模型试验研究

通过新疆某坎儿井式地下水库示范工程的长距离虹吸输水段管道进行输水水力学模型试验研究,观测了虹吸管安装高度不同时水流汽化现象和流态,测出管道水头与过流量关系,分析了试验值与设计值的差异.试验结果表明,在水力学模型设计时仅依据相似准则设计的虹吸输水管模型中的流动现象与原型不同,模型试验结果不能准确反映原型流动现象.对于真空有压输水管流运动的模型试验设计,除依据相似准则进行模型设计外,还必须尽可能保证模型与原型管道内的最大真空度相同,使模型试验结果较准确地反映原型管道流动现象和过流能力.同时,试验发现长距离虹吸输水管道的输水流量不仅与过流断面尺寸和上下游水位差有关,虹吸管的安装高度对其影响不可忽略.试验研究结果对管道真空输水模型试验提供了重要参考价值,同时对虹吸真空输水工程的设计与运行有一定的指导意义.     

阿尔塔什水利枢纽工程生态放水阀选型研究

为避免河道断流、保护下游河道生态,以合理设置生态放水系统为目标,以阿尔塔什水利枢纽工程生态放水阀为例,分析阀门的工作原理和选用方法。针对多喷孔套筒阀和锥型中空喷射阀两种型式的生态放水阀,利用PROE软件建立全尺寸三维模型,分析水库校核洪水位和水库死水位两种边界条件下阀门全开流量、流速和出口尾水压力。结果表明:在水库校核洪水位及死水位两种工况下,套筒阀和调流阀阀门全开流量均大于21 m~3/s,下游出口平均流速小于3 m/s,出口处压力为尾水压力;考虑到叶尔羌河河道泥沙含量较大,套筒阀的网孔及沟槽结构易遭破坏或堵塞,选择锥型中空喷射阀;从适当减小阀门尺寸、减少振动及气蚀等角度综合考虑,确定锥型阀公称直径1.60 m,额定承压2.2 MPa。研究成果为今后其他类似水利设施生态放水阀门的选型提供参考。     

弯管角度对充水阀过流能力影响的数值计算研究

弯管角度对充水阀过流能力有重要影响。本文借助ANSYS CFX平台对弯管角度分别为90°和105°的进水口快速闸门DN500充水阀开展了数值计算研究。采用基于k-ε湍流模型的雷诺时均方法,比较分析了7种不同闸门开度条件下两种角度弯管的流量、阻力系数和水力损失等过流性能。结果表明:阀门开度增大能够提高阀门过流能力,降低阻力系数;在大开度下,105°弯管相比90°弯管能有效提高阀门的过流能力,平均过流量增加14. 1%,最大过流量增加16. 39%;当出口未出现回流现象时,105°弯管出口流场分布更加均匀、流畅。     

船闸输水系统流量系数计算方法分析

介绍了葛洲坝1号船闸原型观测资料和模型试验数据,从两方面的实测资料发现“流量系数”接近1.0或大于1.0。分析了产生这一结果的原因。证明“流量系数”大于1.0是成立的,但是这种“流量系数”的数值不能用来评价输水系统的优劣,应该指出,船闸中所指“流量系数”其实质是阀门断面流速系数,最后提出了船闸输水系统真实流量系数的计算方法。     

泰州引江河高港二线船闸输水系统布置及水力计算分析

结合高港二线船闸工程具体条件,按照《船闸输水系统设计规范》的要求,研究确定了船闸短廊道和三角门门缝联合输水的输水系统型式及具体布置方案,计算分析了充泄水阀门开启方式,通过建立船闸联合输水数学模型计算了闸室输水水力特性.结果表明,确定的船闸输水系统布置及阀门开启方式是合适的,相关水力指标满足规范及设计要求;设计的消能工布置适合高港二线船闸工程特点,可获得较好的闸室水流条件;同时根据水力特性计算结果提出了阀门启闭系统设计建议.     

双线互输水船闸剩余水头优化研究

为定量分析双线互输水船闸剩余水头与船闸输水时间的关系,基于船闸输水系统非恒定总流能量方程和连续性方程,建立了一元船闸充、泄水数学模型。以广西长洲枢纽三、四线船闸为例,用原型观测数据验证了数学模型的可靠性。重点研究双线互输水船闸的输水系统水力学,揭示剩余水头与输水时间和省水率的关系。研究表明,随着剩余水头减小,船闸输水时间不断增加,同时因联通阀门关闭时间较长,在阀门关闭末期,充水闸室水位高于泄水闸室水位,从而出现倒流现象,船闸省水率增至0.5后又降低。故从省水角度出发,剩余水头取4 m为最优。综合考虑省水率与输水时间的矛盾,从而提出省水率与输水时间在剩余水头选取上的权重问题,为优化双线互输水船闸剩余水头提供参考。     

王甫洲船闸输水系统设计

以王甫洲船闸输水系统设计为例，介绍了集中界水倒口消能不设镇静段布置型式的设计思路及设计方法，该种布置缩短了闸室长度，结构较简单，在相同水头情况下与常规集中输水系统相比较，双边廊道充水时闸室流态较好，第一波浪力显著减小，特别是单边输水时闸室流态及船舶缆力有较大程度改善，扩大了集中输水系统的适应范围，对中低水头船闸输水系统设计有着较大参考价值。     

富春江船闸改扩建工程船闸输水系统布置研究

结合富春江船闸改扩建工程具体条件,根据《船闸输水系统设计规范》的相关规定及要求,在对比分析大量资料的基础上,确定了富春江船闸输水系统型式及具体布置,重点研究了进水口布置方案,并进行了1∶30比尺的物理模型试验研究.结果表明,新船闸采用闸底长廊道输水系统布置型式是合适的,通过老船闸上闸首进水口及其闸室共同进水的方式是可行的,研究确定的阀门开启方式,船闸输水时间、船舶停泊条件及进出水口水流条件等水力指标满足设计及规范要求.     

EXPERIMENTAL FEEDBACK ON THE INVESTIGATION OF HYDRAULIC CHARACTERISTICS FOR THE SHIP-LOCK FILLING AND EMPTYING SYSTEM OF TGP

Where hydraulic characteristics of ship lock filling and emptying system are concerned, there are much bigger differences between prototype and model experiments. Based on the results of the prototype experiments fur the Three Gorges Project （TGP）, experiments on the feedback model were conducted of the ship-lock filling and emptying system, by means of technologies of drag reduction, under similar conditions as the operation of the prototype project. The experimental results show that the difference of drag co efficient reached-44% hetween the prototype and the model for the filling and emptying system of the ship-lock No. 3 for TGP and the difference of discharge coefficient was ahout 33% between them. The technologies of drag reduction are more efficient in the simulation of a ship lock filling and emptying system in order to he consistent for discharge, water level, time average pressure and pulsating pressure between prototypes and models.     

三峡船闸补水运行方式水力学问题研究

分析了三峡船闸各种补水状态。通过1∶40的实体模型和相应的数学模型，对该船闸补水时输水系统的阻力系数、输水流量过程、水位变化过程、输水时间、补水流量和补水阀门的关闭方式等水力学问题进行了探讨。     

船闸复杂分散输水系统输水数学模型研究

在推导船闸复杂分散输水系统非恒定流通用的数学模型基本方程的基础上，给出了其在各种输水系统中的应用形式，提出了基本方程求解的全隐差分格式。验证计算结果令人满意。通过数值计算，对出水支孔流量分配规律系统地研究表明，支孔边缘形状、支孔间距和廊道水流损失对支孔流量分配均有影响。     

葛洲坝船闸水力学问题综合分析

对葛洲坝3座船闸在接近设计水头27m条件下运行中出现的水力学现象和原、模型观测资料进行综合分析。内容包括；船闸充泄水时上、下游引航道中的流速、流态、涌浪传播、间室充、泄水水力特性，阀门段水流空化及声振现象，阀门启闭力及阀门振动特性等。对船闸运行和检验中发现的问题及处理改善措施亦作了介绍，葛洲坝3座船闸运行了20a来的经验证明船闸按静水通航动水冲沙的原则指导设计是正确的，船闸输水系统布置型式是成功的。