泄水孔斜交门槽的压力特性和空化特性

在“八五”国家科研攻关项目研究过程中，结合拉西瓦泄水孔进行了斜交门槽的压力特性和空化特性的试验研究。研究结果表明，泄水孔的门槽与流道斜交后，其压力分布具有明显的空间性质，用最小压力系数能较好地表征斜交门槽的压力特性；槽内３个壁面、槽下角隅两侧以及错距后斜坡上的最小压力均随斜交角的增加而减小；斜交门槽初生空化数随斜交角的增大而增大，这意味着斜交门槽比正交门槽更易发生空化现象。     

门槽空化的特性分析及影响因素探讨

流经门槽的水流运动是一种复杂的水力学现象,门槽水流的空化会对闸门的正常运行造成严重影响。本文初步阐述了门槽空化的类型,发生的必要条件,门槽的水流结构及门槽中极易发生空化的部位。门槽的临界空化状态在研究空化现象时是很重要的,此时的水流空化数称为初生空化数;水流空化数大于初生空化数,将不会发生空化。本文总结了影响门槽初生空化有几何参数和物理参数两方面,并且详细介绍了几何参数中门槽的宽深比和错距比两个主要参数对门槽初生空化的影响情况。     

东风水电站溢洪道工作门槽的空化特性研究

本文针对东风水电站溢洪道,着重分析研究了其门槽的空化特性,指出了影响门槽空化的因素:来流条件、进口边墙、堰面曲线、门槽结构尺寸、过闸流态。通过试验研究为设计部门推荐出了适合于工程的合理方案。     

检修闸门门槽承载力性能及破坏模式

通过3个缩尺检修门槽试件的静力试验,研究了不同配筋率下检修门槽试件的极限承载力与破坏模式。采用ABAQUS软件,在验证了计算结果与试验结果吻合良好的基础上,以拉西瓦水电站进水口检修门槽原型为对象,分析了不同剪跨比、水平钢筋布置形式对检修门槽破坏形态的影响,明确了检修门槽破坏模式及其荷载传递机理。结果表明:二期混凝土内无构造措施时,门槽受剪承载力高于其局部受压承载力;在满足局部受压承载力的条件下,剪跨比大于或等于0.18时门槽主要发生混凝土压杆失效引起的剪切破坏,剪跨比小于0.18时门槽主要发生局部滑移破坏;增加顺水流方向水平钢筋层数可提高检修门槽受剪承载力。     

高水头斜门槽水力特性及闸门持住力研究

结合江口水电站溢流坝中孔检修闸门，进行了高水头斜门槽水力特性试验研究，内容包括闸门在动水下降过程中，闸门区水流空化特性，闸门关闭速度，闸门底缘体型，水流流态，通气孔风速，进气量对闸门持住力的影响，测定闸门持住力以确定启闭机容量。     

江口水电站斜门槽水力特性研究

 结合江口水电站溢流坝中孔检修闸门，进行了高水头斜门槽水力特性试验研究。试验内容包括闸门在动水下降过程中的闸门区水流空化特性、闸门关闭速度、闸门底缘体形、水流流态、通气孔风速、进气量对闸门持住力的影响。试验成果表明：中孔检修门槽布置符合我国高压闸门设计规范推荐的平面门槽形式；当闸门在全开及设计水位运行下，门槽区水流空化数为0.8～0.9，不会有空化发生,但因中孔为斜门槽，为克服水流对斜门槽的冲击力变化，应适当增大错台。推荐了方案5底缘布置形式。     

基于壁面模化大涡模拟的SUBOFF壁面脉动压力数值研究

该文基于开源计算流体力学平台OpenFOAM,采用壁面模化大涡模拟中的非平衡壁面模型,对雷诺数Re_L=1.2×10⁷(L为艇长)下的SUBOFF艇体绕流问题开展了数值研究。通过Liutex涡识别方法,该文给出了艇体近壁流动的涡结构分布,提取了艇体表面的时均压力系数,与实验数据进行了对比,并在此基础上重点研究了壁面模化大涡模拟对壁面脉动压力的预测,给出了不同区域的壁面脉动压力频率谱、平行中体处流向和周向波数-频率谱。研究结果表明：壁面模化大涡模拟能够准确预测艇体表面时均压力分布;脉动压力预测方面,艇体首部转捩区的压力脉动更为剧烈,脉动压力谱级整体高于充分发展湍流区;从脉动压力流向波数-频率谱中可观察到湍流能量集中的迁移脊,很好地反映了湍流的时空关联特性。     

门槽充水对塔式进水口工作性态的影响研究

坝下涵管作为重要输水建筑物,在土石坝工程中被广泛应用。其进水口启闭竖井塔柱结构遭遇设计洪水位甚至校核洪水位时,竖井内工作门槽及检修门槽常常会充水,此时结构受力状态与常水位下存在差异。采用有限元法对某工程进行仿真分析,分析门槽充水对塔式进水口工作性态的影响。研究结果表明,各工况下结构位移和应力分布规律基本一致,且数值均较小。校核洪水位下,检修闸门门槽及工作闸门门槽内充满水体,结构位移及主拉应力均小于正常蓄水位工况,门槽充水对结构的稳定性和安全裕度具有增强作用。     

闸坝水力学特性的三维数值模拟

本文采用标准k-ε双方程紊流模型及基于水气两相流的VOF方法,运用FLOW3 D软件对闸坝进行数值模拟,得出不同水位下的闸坝泄流能力,以及不同部位的闸室及消力池水面线、流速、压力等重要水力学要素。结果表明数值计算在一定程度上可以达到模型试验的效果。     

异侧竖缝式鱼道水力特性研究

为了对异侧竖缝式鱼道的水力特性进行系统研究,设计了带隔板的玻璃水槽,对该型式鱼道进行了试验模拟。测量了鱼道池室内的流速分布,分析讨论了不同竖缝宽度和池室长度下的无量纲流速分布特征和断面最大流速沿程衰减情况;提出主流轨迹的拟合公式,并比较分析了试验异侧竖缝式鱼道的水流特性。结果表明,该型式室内鱼道水流为二维流态。确定了主流流速与竖逢平均流速的比值范围。该试验结果可供相关设计及科研参考使用。     

X型和Y型宽尾墩水力特性对比研究

为了探求X型宽尾墩与常规Y型宽尾墩水力特性的差别,采用RNGk-ε双方程紊流模型对两种型式的宽尾墩的三维流场特性进行数值计算,模拟结果与试验数据吻合良好,说明模型选用及网格划分合理。比较分析两种墩型水流流动特征、宽尾墩体和下游溢流坝面的压力分布以及闸室出口流速分布发现X型宽尾墩不但具有常规Y型宽尾墩分散水流、增加掺气量和提高消能效率等优点,而且在小流量时可增大泄流能力,特别是在与台阶式坝面联合运行时,还可改善坝面压力分布;其缺点是X型宽尾墩出口处局部出现负压,设计时应给予注意。     

弧形闸门水力特性影响因素模型试验研究

为研究不同因素对弧形闸门水力特性的影响规律,在室内开展了不同底缘型式、不同闸门开度以及不同来水流量下的模型试验.结果表明:流量越大、闸门开度越小,上下游水位差越大,闸门所受的应力越大;当流量和开度一定时,后倾角式对水深和压强的影响最大,其次为前后倾角式,最小的为前倾角式;当上游水位较高时,建议采用前倾角式底缘弧形闸门,...     

水工弧形空腔闸门动力特性数值分析

大尺寸弧形钢闸门振动剧烈时可能会引起动力失稳破坏。为了解新型翻转式弧形空腔闸门的动力特性,通过Fortran语言自编用户子程序,利用商业有限元软件ABAQUS二次开发功能将模型试验测定离散的水流脉动压力数据转化为作用在闸门上的水动力荷载,基于随机振动分析方法对该空腔闸门进行结构动力数值仿真:①对不同工况下的闸门自振特性进行计算,得到闸门的自振频率和振型;②根据频谱分析理论,对水流脉动压力时域曲线进行了频谱分析;③计算了不同工况下闸门的随机振动响应;④编写了位移、应力最值处理程序。计算结果表明:闸门结构局部应力较大,超出结构容许应力,需对闸门结构进行修改优化,否则结构局部强度不满足要求。     

水力自动滚筒闸门动水压力的模型试验

通过物理模型试验对圆筒闸体迎水表面的动水压力进行了研究,测试和分析各工况下圆筒闸体迎水面的时均压力和脉动压力,试验证明,其结果符合流体力学的基本理论,并对水力自动滚筒闸门的设计具有指导意义。     

总水压力对液压启闭翻板闸门支铰的最大启门力矩计算公式推导

本文结合工程实践,对液压启闭翻板闸门启门时总水压力对闸门支铰的最大阻力矩的推导,导出了计算该力矩的公式,对液压启闭翻板闸门的设计具有较大的实用意义。     

高压旋喷防渗墙在某水闸工程中的应用

介绍了黎明新闸高压旋喷防渗墙的设计，施工工艺流程，施工工艺参数，施工方法，注意事项和试验检测方式，手段，结论及在相类似地层水闸地基防渗工程中推广应用意义。     

水力自控翻板闸门设计的技术改进

翻板门在义乌市的水利工程中运用已有多年，从液压启闭至水力自控，从单铰翻板门到多铰翻板门，已经取得了很大的改进。同时针对水力自控翻板门在工程设计、工程施工、实际运用过程中还存在的问题作了分析研究，并在此基础上进行了改进和完善。     

三峡工程导流底孔闸门区水力特性研究

通过1∶20的水工模型试验对三峡工程导流底孔事故检修闸门动水关闭过程中的水力学空化特性进行了试验研究.观测了检修门动水关门过程中,检修闸门区及检修门及工作门之间泄水管内的流态,检修闸门底缘及管道侧壁和顶板上的时均压力和脉动压力,闸门井补气时的风速,并对闸门区空化特性进行分析讨论.试验结果表明,导流底孔体型及阀门布置合理,管内流速较低,对抗磨防蚀有利.