低弗劳德数宽尾墩多级消力池三维数值模拟

低弗劳德数二元水跃消能效率低,当无尾坎消力池受地形限制,其长度较短且下游水位较低时水跃无法稳定在消力池内,消力池下游护坦承受较大冲刷压力,甚至护坦出口水流余能对下游河床造成严重冲刷。对此,提出采用宽尾墩联合尾坎消力池来改善消能效果,并采用RNGκ-ε紊流模型结合自由面追踪的VOF方法对宽尾墩联合尾坎消能工的水流流场进行三维数值模拟,通过宽尾墩与平尾墩、设置尾坎与不设置尾坎的综合对比分析得出,采用宽尾墩联合尾坎消能工的消能体型可有效调控水流并提高水流的消能效率,明显改善消力池内水流流态,有效减少对护坦及下游河岸冲刷。研究成果可为类似工程提供借鉴。     

枕头坝水电站泄洪消能试验研究

针对枕头坝水电站泄洪流量大且其下游河床覆盖较深、抗冲刷能力较差的问题,采用模型试验方法研究了不同消能尾坎形式下消力池的消能效果及对下游河床和两岸的冲刷情况,提出了采用方案4即直立尾坎形式消能效果较好,对下游的冲刷亦较轻。     

阳江抽水蓄能电站上库溢流坝消能试验研究

针对阳江抽水蓄能电站上库溢流坝具有高水头、坝址河床狭窄、坡度陡峭等特点,通过水力模型试验研究优化了溢流坝及其消能工体型,解决了溢流坝的消能问题。试验表明:①溢流坝采用“坝面削角阶梯 底流消力池”的联合消能方案后,增大了溢流坝面水流的消能率,解决了溢流坝泄流与下游消力池衔接的问题;②消力池内设置T型消力墩,缩短了水跃长度和池长;③消力池下游采用阶梯状的二道坝与下游河床连接,减轻了泄流对下游河床的冲刷。     

沙坪二级水电站泄洪消能及闸门运行调度方式研究

大型河床式水电站泄洪消能一般具有大单宽流量、低水头、低佛氏数、高淹没度及上、下游水位变幅大等特点,对泄洪闸闸室及下游消能防冲设施内的流态影响较大,可能威胁闸室和下游的安全,故对泄洪闸闸门运行调度方式的要求高。对此,结合大渡河沙坪二级水电站,深入系统研究了大型河床式水电站泄洪消能及闸门运行调度方式。通过水工模型试验,研究了宽顶堰+护坦+海漫的泄洪消能方式,并提出了永久运行的闸门运行调度的均开原则及各工况下的调度方式。实际运行检验证明,泄洪消能及闸门运行调度方式效果好,对类似工程有一定借鉴意义。     

某溢流坝下游泄洪消能防冲布置优化研究

为优化分析某溢流坝泄洪消能防冲布置形式,运用数值模拟的方法,建立溢流坝挑流消能及下游防冲的三维数值模型,根据工程特点,在前期物理模型试验成果的基础上,拟定多种下游消能防冲优化布置方案并进行数值模拟计算。计算结果表明,将原方案水垫塘预挖冲坑的下游斜坡改为垂直挡墙结构形式,能有效改善下游水流流态,降低预挖坑后的流速大小、均化流速分布,降低护坦处的压强,提高消力塘的消能效果,可减小对护坦及下游河床、岸坡的冲刷影响,可为类似工程设计提供参考。     

小挑坎在导流隧洞出口消能中的应用

针对山区河道导流隧洞出口布置消能措施空间有限的问题,采用物理模型试验,对比研究了预留岩埂、消力墩、连续坎与差动坎四种不同布置方案的消能效果,通过对比不同方案下导流隧洞出口水流流态、流速、冲刷等水力学指标,最终确定连续坎方案为最优方案。水面线和水流流态对比结果表明,该方案增大了水流的横向扩散,优化了水流衔接流态,大幅减小了水流衔接段单宽流量,进而降低了下游岸边流速,减小了下游河床冲刷。     

拱坝弧形分流墩鼻坎优化试验研究

针对某工程挑流消能对下游河道冲刷破坏严重的问题,采用水工模型试验方法,提出在表孔反弧段增加弧形分流墩的优化方案来解决消能问题。通过对优化前后两种方案的试验数据对比,深入分析了不同工况下弧形分流墩过流时的水流流态和对下游的冲刷特性。结果表明,弧形分流墩方案的溢流坝表面流速稳定,未出现负压,过流能力良好;弧形墩能较好地分散水流,控制水舌的入水方向,使水流在空中发生横向碰撞,消能效果明显。     

虎家崖水电站泄洪消能布置优化研究

甘肃舟曲县白龙江虎家崖水电站枢纽采用闸坝联合泄洪、底流消能的布置方案。通过水工模型试验,论证方案的可行性并针对上游导墙造成的流态问题及下游消能冲刷所存在的问题进行了优化。     

等壳水电站泄洪建筑物优化设计

新型消能工较好的利用了水力学基本原理．取得了很好的消能效果。宽尾墩＋阶梯溢流坝＋消力池消能即是现阶段表孔溢洪道消能常采用的形式之一。研究了在河道地形受限条件下。底孔不同挑坎形式对消能效果、水力衔接及工程下游河道冲刷情况的影响。     

三河口水利枢纽表孔泄洪消能方式研究

三河口水利枢纽为碾压混凝土拱坝设计,主要泄水建筑物是三孔泄洪表孔和二孔泄洪底孔,均采用挑流方式消能。为减轻对坝脚及下游河床的冲刷,在坝下游设置水垫塘。原方案时,表孔的泄流集中,导致水垫塘内的冲击压力较大,对水垫塘的安全运行不利。经过试验研究,最后选定的方案能最大限度的使水流分散,水垫塘内的流态及压力分布明显改善。     

齿坎式宽尾墩消能特性CFD模拟

为了解齿坎式宽尾墩的消能效果和机理,以出山店水库枢纽工程为例,在模型试验和数值模拟结果吻合良好的基础上,研究了齿坎式宽尾墩的消能特性和流态,并进一步分析了齿坎式宽尾墩尾端折角大小和齿坎角度对其消能效果的影响。结果表明,水流通过宽尾墩的齿坎后分层,不同层的水流流速不同而相互紊动摩擦,层间水翅在较远处产生剧烈碰撞,进而增强消能效果,获得了最优齿坎式宽尾墩体型,可为工程设计提供参考。     

跌坎底流消力池在某高水头闸坝工程中的应用

针对高水头、大单宽流量闸坝工程消能问题,在分析传统底流消力池体型的基础上,提出将跌坎型底流消力池应用于高水头闸坝工程,并结合实际工程进行了水工整体模型试验,研究了消力池及下游河道水流流态、流速分布、下游河道水面线、河床冲刷情况。结果表明,跌坎底流消力池不仅体型简单、施工难度小,且在各种运行工况下均能获得稳定的流态及较高的消能率,可较好地解决高水头闸坝泄洪消能问题。     

台山核电厂淡水水源工程水库溢流坝消能试验研究

以台山核电厂淡水水源工程为例,通过水力模型试验研究,推荐溢流坝采用宽尾墩+坝面削角阶梯+底流消力池的联合消能方案.试验结果表明,该方案消能效果较显著、工程量小,优化了溢流坝工程布置和体型.     

大扩散比闸下水流扩散特性的影响因素分析

水闸下游水流流动扩散特性对下游河床及岸坡冲刷具有重大影响。为研究闸下水流扩散特性的影响因素,采用物理模型试验,分析了不同扩散比、闸门开启高度、弗劳德数及下游水深对水闸下游流态的影响;同时以断面相对最大流速及不均匀系数作为水闸下游扩散特性的衡量指标,得到不同弗劳德数、闸门相对开启高度、扩散比和水闸下游水流扩散特性指标的相关关系。结果表明,扩散比的增大会导致偏折水流的出现并增大偏折程度;而弗劳德数和闸门开启高度的增大则使水流偏折程度减少;断面相对最大流速和断面流速不均匀度均沿程减小,且受扩散比的影响最大。     

桐子林水电站导流明渠消能抗冲试验及明渠方案优化

针对桐子林水电站明渠功能及特点,明确了明渠消能防冲的原则,通过模型试验给出了宽、窄明渠方案有无消能设施情况下的18种子方案,下游处的消能防冲水力学指标及有关参数,对比分析了各子方案明渠出口、下游河道及下游围堰堰面的冲刷情况,指出窄明渠方案中15种子方案消能防冲效果均较差,宽明渠方案中3种子方案消能防冲效果均较好,且以明渠出口处设置反坡并在出口末端设置柔性混凝土板、在其后设置长度20 m左右的相互串联的钢筋石笼（子方案18）效果最好,为优化后的最佳推荐方案。     

安谷水电站泄洪渠采沙方案优化设计

基于平面二维数学模型,采用数值模拟方法模拟了50年一遇洪水情况、不同开挖方案下安谷水电站泄洪渠的水流特性。结果表明,通过不断优化开挖方案,最终确定优化方案3为最优方案,该方案增加了行洪断面面积、降低了洪水位,有利于渠道行洪,开挖后对渠道消能防冲安全影响不大,且下游流速满足防洪标准。研究成果可为类似工程设计及应用提供参考。     

水石门水电站溢流表孔挑流消能数值模拟

为研究水石门水电站溢流堰挑流消能问题,采用有限体积法,利用VOF追踪自由液面和RNGκ-ε紊流模型建立了溢流堰挑流消能的三维数值模型,经与模型试验结果验证,吻合较好。根据工程实际情况,拟定了多种优化消能方案并进行了数值模拟计算。结果表明,在原方案基础上适当增大挑流反弧半径,优化鼻坎挑角能分散水舌入水冲击能量,改善泄流消能作用,从而有效降低下游河床的冲刷。     

小挑坎对某拟建大型水电站导流洞出口区消能与冲刷改善机理研究

山区河道导流隧洞出口区具有单宽流量大、流速高、河床覆盖层深且抗冲流速小等特点，多数隧洞出口区河床冲刷剧烈，而布置大型消能措施较困难，故提出在隧洞出口布置小挑坎的措施。在物理模型试验观测隧洞出口区水流流态和河床冲刷的基础上，采用数值模拟方法计算导流隧洞出口区水流流场，研究河床冲刷改善的内在机理。结果表明，导流洞出口增设小挑坎后，可增大出洞高速水流的横向扩散和减小单宽流量，增加局部消能率，从而降低河道岸边流速；高流速出洞水体占比明显减少，使高速水流无法直冲右岸滑坡体，减小滑坡体范围流速；出洞水流宽度增加，出洞水流方向变为斜向上出流，减弱对右岸滑坡体的冲击，并且使导流洞出口区及下游河道受到的冲刷明显减弱。研究成果可为工程实践提供参考。     

喜河水电站泄洪消能设计

喜河水电站泄洪消能采用底流消能形式结合各种辅助消能工以适应低水头、低弗氏数、大单宽流量、高尾水且变幅大,河床基岩抗冲能力差的特点。     

宽尾墩后消力池底板脉动压强特性试验研究

以水工模型试验为依托,对宽尾墩+消力池联合消能形式中消力池底板的脉动压强特性进行了研究,认为宽尾墩体型、消力池长度、尾坎高度、上下游水位差ΔH及运行方式是影响消力池底板脉动压强特性的主要因素。分析了在各种因素的影响下消力池底板脉动压强特性的变化规律,为宽尾墩+消力池联合消能形式的设计提供了一定的参考。