引水式电站侧堰消力池的水力特性研究

在容积较小、平面扩散和弯转条件下,侧堰消力池的水力特性是中小型引水式电站压力前池设计时关注的共性问题.对这种压力前池,通过某水电站压力前池的模型试验可得出侧堰消力池必须保证足够的宽度,否则会大大增加挡墙的高度、时均与脉动压力的负荷;在有较大的落差时,水深要比不掺气时大得多;侧堰消力池的出口与泄槽进口衔接部分的挡墙高度必须有足够的余量和足够的渐变长度;在侧堰消力池的扩散宽度较合适时,挡水墙上的脉动压力和频率均随溢流量的增大而增大,但幅值变化范围有限.     

渐缩突扩式洞塞水力特性的数值模拟研究

为了深入了解新型渐缩突扩式洞塞泄洪洞的压强分布和消能率等水力特性,采用三维RNGκ-ε紊流数学模型对渐缩突扩洞塞段水流进行了数值模拟研究,分析了雷诺数、收缩比和相对长度对渐缩突扩洞塞的局部水头损失系数和最小压强系数的影响,并与顺直洞塞的对应水力参数进行对比。结果表明,渐缩突扩洞塞的局部水头损失系数和最小压强系数主要受收缩比和相对长度的影响,且收缩比的影响比相对长度显著。随着收缩比和相对长度的增大,局部水头损失系数和最小压强系数相应减小。与顺直洞塞相比,渐缩突扩洞塞的消能率较小,但具有更强的抵抗空蚀破坏的能力。     

有无分水墙对莲花寺水库消力池消能效果的影响

为研究分水墙对莲花寺水库消力池消能效果的影响,利用水工模型试验,研究有无分水墙时消力池内的水力特性和消能率。结果表明,分水墙阻碍了水流的横向扩散,不仅导致水流的临底流速偏大,且使消力池对水流的能量削减不足,在海漫段仍保持较大流速。取消分水墙能加剧水流在横向上的碰撞摩擦,显著提高了消能率,减小了消力池的临底流速,有利于消力池的正常运行。研究成果为消力池中分水墙的设置提供了参考。     

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。     

变水位条件下无压隧洞洞内消力池消能研究

无压隧洞在运行过程中,经常会因水流蕴含的高能量而持续和集中地对隧洞产生作用力,从而给隧洞的安全运行带来一系列的水力学问题,因此对无压隧洞内部的水流进行消能研究至关重要。以辽宁省某实际输水工程为例,采用物理模型试验的方法研究了变水位条件下无压隧洞洞内消力池消能工的消能作用,并对比多个消力池优化方案,依据消力池的水流流态、流速分布等试验现象和数据,计算出各消力池方案的消能率,最终得出优化方案2为最优的内部消能方案,该方案能够极大程度上降低水流的能量,保证了输水隧洞运行的安全。     

台阶式溢流坝消力池时均压强特性试验研究

Experimental research was conducted on the stepped chute which connected with horizontal stilling basin directly. New date was presented on the pressure head alone the floor of the stilling basin and the characteristics of hydraulic jump. The experiment data indicated that the maximum pressure head was in the impact area of the stilling basin floor next to the chute. Smaller step size and steeper chute angle would cause bigger pressure head. The minimum value of the pressure head was found behind the impact area.     

折坡扩散消力池水跃共轭水深计算方法及水跃长度、消能率分析

为了解折坡扩散消力池的水跃特性及相关参数、判别其消能效果,通过模型试验的方法对折坡扩散消力池水跃进行了研究,提出了共轭水深计算公式,分析了水跃长度、共轭水深比、消能率等相关水力参数及其变化规律。结果表明,在试验条件下,公式计算结果与实测值相比误差较小,精度较高;水跃长度与共轭水深比、佛劳德数均遵循正比例变化规律;水跃消能率与佛劳德数呈正比。     

猴子岩水电站多级洞塞泄洪洞水力特性试验研究

通过物理模型试验和数值模拟计算,对比研究了不同有压出口高度时多级洞塞泄洪洞各项水力特性参数,分析了出口高度对泄洪洞泄流能力、洞身压强及消能率的影响。结果表明,随着出口高度的降低,泄洪洞泄流量减小,流量系数增大;洞身压强整体呈增大趋势,出口压坡高度的变化主要对洞塞及其以后洞段的壁面压强影响较大,而对上平段影响相对较弱;泄洪洞整体消能率逐渐减小,出口高度对竖井洞塞和压坡洞塞消能率影响较大,而对水平洞塞组的消能率影响甚微。     

乌弄龙水电站戽式消力池体型优化研究

针对乌弄龙水电站戽式消力池体型不合理而导致戽池内流态不良、池底脉动压强过大、下游涌浪较高等问题,对戽式消力池体型试验原方案进行了多种方案的修改优化、比选,提出将反弧以嵌槽的形式与戽池底板相接、采用连续墩式戽池尾坎、在戽池出口右边墙加贴角的体型优化措施,有效解决了原方案存在的问题。     

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。     

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.     

消力池尾坎纵向坡度对池内水流流场和消能率的影响

在保证消力池容积不变的情况下,采用水工模型试验和标准κ-ε紊流数学模型相结合的方法,对不同尾坎纵向坡度的消力池进行了模型试验和数值模拟,研究了消力池尾坎坡度(90°、75°、60°、45°)对消力池内水流流动特性和消能率的影响,并将计算结果与水工模型试验结果进行对比验证。结果表明,数值计算结果与模型试验吻合较好,所采用的数值模拟方法可行;在保证消力池容积不变的情况下,尾坎坡度越大,消能效果越好,临底流速越小;但尾坎纵坡越大,消力池内水深增加,底板压强越大,边墙设计中应予以考虑。因此,在实际工程中应合理设计尾坎坡度,兼顾消能效果和两侧边墙高度要求。     

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。     

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。     

溪古水电站消力池边坡降雨条件下渗流场三维有限元分析

针对因公路改线在坝顶高程附近开挖溪古水电站消力池高边坡时雨季曾出现局部塌滑破坏、边坡顶部变形较大并出现明显的坡面拉裂缝等问题,基于饱和—非饱和渗流理论,建立了该边坡渗流分析三维有限元模型,模拟了坡面张拉裂缝等入渗通道和内部主要结构面,根据坝址气象资料拟定了典型降雨过程线,研究了该边坡在降雨条件下的渗流场及其变化规律,并计算分析了工程治理措施对边坡渗流场的影响。结果表明,同时封闭后缘透水带和坡面张拉裂缝等入渗通道可显著减小坡体暂态饱和区,且暂态饱和区向坡内延伸的垂直深度最大可减小约15 m,有利于提高边坡稳定性。     

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。     

低佛氏数T型墩消力池水力特性试验研究

本文结合青海雪龙滩电站底流消能方案试验，对Ｔ型墩消力池的结构尺寸、水流流态、压力分布及其消能效果作了研究，并给出了Ｔ型墩消力池消能率计算公式及结构尺寸选择方法。