倾斜底板角度对侧向挑入消力池的岸边溢洪道的影响

针对岸边溢洪道从侧面挑入与之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不同倾斜底板角度及挑坎与消力池间高差的溢洪道水力特性及消力池内的水流流态等。结果表明,随着挑坎底板倾角的逐渐增大,水舌左支流量逐渐减小,右支流量逐渐增大,挑坎所受最大压强与挑坎内最大水深均逐渐减小;消力池底板最大压强逐渐增大,但最大冲击点位置逐渐向消力池右侧及上游区域移动,即消力池左侧边墙与尾坎逐渐不受冲。     

大河枢纽溢洪道水力试验研究

为寻找高效率消能工型式，促进从泄槽来的高速水流由动能转化为位能，也减轻了对睛游的冲刷，节省工程投资，所确定的推荐方案消能效率经设计方案有所提高。     

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。     

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。     

带跌坎的消力池充水过程水力特性的试验研究

针对带跌坎的消力池充水过程水力特性研究偏少的现状,采用水工模型试验研究了带跌坎的消力池充水过程中的流态演变、时均动水压强和脉动压强等.结果表明,随水位抬升该类消力池内交替出现了多种水流流态,在一定条件下会发生水流短暂冲击消力池尾坎的现象;充水过程中,消力池底板时均动水压强可按静水压强分布规律估算;脉动压强均方根受到流态演变的影响,在充水过程中随水深增加而呈现不同的变化规律.     

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。     

土石坝应急溢洪道构建材料水力特性研究

采用土工合成材料构建应急溢洪道,可有效防止土石坝发生漫顶溃决。通过建立水槽模型,研究了三种土工合成材料的水力特性,获得了其表面水深、流速、切应力及摩阻系数等参数的变化规律,分析了土工合成材料作为应急溢洪道构建材料的受力特性。结果表明,三种土工合成材料均可用于构建应急溢洪道,其中以300g/m2土工布为最优。     

Y型窄缝挑坎水力特性试验研究

以斯木塔斯水电站为例,针对原矩形窄缝挑坎不能满足工程需求的问题,提出了一种Y型窄缝挑坎的体型设计方案,通过模型试验分析了不同工况下该体型流速、压强、水舌形态等各项水力特性.结果表明,Y型窄缝挑坎各项水力特性良好,消能效果显著.     

高达水库溢洪道消力池优化设计试验研究

针对高达水库溢洪道出口地形特殊性及由此带来的下游消能问题,按重力相似准则,采用1∶80的正态整体模型对溢洪道水工模型试验进行研究,并在原设计方案水工模型试验结果的基础上提出了溢洪道修改方案Ⅰ、Ⅱ,同时对两种修改方案做了试验对比研究。结果表明,修改方案具有设计优化效果,使泄洪流态更平顺,且方案Ⅰ优于方案Ⅱ;建议加高溢洪道消力池边墙高度,并注意加强下游对两岸岸坡的防护。     

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。     

溃坝水流冲击水垫塘的SPH模拟

为明晰溃坝水流冲击水垫塘的过程,依据光滑粒子流体动力学方法,建立了包含下游水位的溃坝模型,应用虚粒子法进行边界处理,模拟了溃坝后孤立波的运动过程,将其计算结果与刘维平等所模拟水体运动轨迹进行对比,发现两者水位契合度高,验证了所提计算方法的准确性.在此基础上,建立了包含二道坝的水垫塘模型,水垫塘宽120 m、深10 m,...     

高拱坝水垫塘体型设计优化方案试验

通过整体水工模型试验,以流态和动水压力为指标,对某高拱坝水垫塘体型的合理性进行了论证。结果表明,射流水舌在水垫塘内落点集中,加之水垫厚度不足,底板局部冲击压力和脉动压力过大;水垫塘长度不足,水流在塘内无法形成完整水跃,直接冲击翻越二道坝。为此,提出水垫塘体型优化方案,优化后水垫塘内流态明显改善,底板动水压力显著降低且分布均匀,可见优化后的水垫塘体型趋于合理,可直接指导工程设计。     

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。     

V形阶梯溢洪道水力学特性试验研究

针对V形阶梯溢洪道在大单宽流量下运行存在的问题,研究了坡比为1∶2的V形阶梯溢洪道在不同单宽流量时的流态、时均压强、消能率等水力学特性。试验结果表明,同一阶梯的不同位置,漩涡的强度不同,越靠近中轴线漩涡强度越小;阶梯水平面上的负压区集中于靠近边墙的凹角处,中轴线附近无负压;阶梯竖直面上,凹角处时均压强最大;消能率较高,且适应范围更大。     

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。     

陡槽溢洪道上孔板消能特性的试验研究

运用孔板消能工能有效改善低水头、大流量陡槽溢洪道中的水流流态,显著降低陡槽溢洪道中的水流流速和提高消能率。在此采用物理模型试验的方法,结合龙屯水库陡槽溢洪道除险加固工程,通过分析水流流态、水流速度的分布及消能率,对设置在陡槽溢洪道上的孔板的消能特性进行了研究。结果表明,孔板改善了上游弯曲段形成的折冲水流的不良流态,使水流流速明显减小,孔板的消能率达到50%以上,消能效果显著。     

泄水建筑物紊流数值模拟研究进展与趋势

系统地总结了水工泄水建筑物紊流水力特性数值模拟研究的现有成果，提出了有待进一步解决的问题和今后的研究趋势。