大岩子水库消力池试验优化设计研究

大岩子水库消力池体型物理模型试验发现其长度和高度无法满足运行要求,对消力池体型进行了模型试验研究,经4次模型修改实验,结果认为,消力池长度50 m,尾坎高度6 m,可满足校核和设计工况下消能和水面线要求,说明调整后的溢洪道体型合理,为类似工程提供借鉴。     

基于正交设计的黄池沟退水道弯道体型优化的数值模拟分析

为探求黄池沟退水道弯道的合理体型,采用正交设计与数值模拟相结合的方法研究了体型参数对弯道水流的影响。选取弯道宽度、弯道曲率半径、纵向坡度3个主要影响参数按正交试验设计,确定了9组正交试验方案,利用经水工模型试验结果验证的数学模型对正交试验方案进行模拟,分析了体型参数对弯道及下游陡坡段横向水位差的影响。结果表明,3个体型参数影响作用由大到小依次为纵向坡度、弯道宽度和弯道曲率半径;坡度为显著影响因素,且平坡最佳,弯道曲率半径和弯道宽度影响不显著,据此推荐合理体型参数为坡度取0,弯道宽度和弯道曲率半径采用原设计值。     

小湾拱坝开裂约束下体型优化设计研究

本文提出拱坝体型优化的开裂约束条件，建立了小湾拱坝开裂约束下体型优化设计的数学模型，得出比较合理的优化体型，可供设计部门参考。     

卡尔达拉水电站消力墩试验研究

通过水工整体模型试验研究发现,卡尔达拉(Chardara)水电站消力墩现行体型尺寸及布置形式合理可行,但消力墩高度过大,导致闸室段内水流流态不佳,影响了工程的正常运行。经过多种消力墩体型及布置形式的对比试验,优化出了最优消力墩高度之体型,并从水流流态、流速、水面线、消能等方面综合考虑,提出的消力墩实施体型,成功解决了现行体型中存在的问题,现已被工程采纳。     

务川沙坝碾压混凝土拱坝优化设计

在原设计成果的基础上,对坝轴线、建基面和体型等进行优化设计,得到工程量相对较小的拱坝体型。通过有限元仿真计算研究,合理选择分缝数量、位置及型式,有效控制坝体裂缝的产生,采用混凝土预制块成缝,为碾压混凝土通仓浇筑创造条件,充分发挥了碾压混凝土快速施工优势。     

新疆头屯河水库溢洪道改建方案的试验研究

头屯河水库通过溢洪道泄洪运行来提高设计防洪标准,但由于各种原因,需要对溢洪道进行加固和改建。本次试验验证了溢洪道设计方案体型的合理性,根据验证结果提出了局部体型修改方案并进行试验观测,推荐了较合理的溢洪道体型布置方案。     

有压泄洪隧洞出口渐变段设计与研究

在水利枢纽工程中,有压隧洞出口一般采用收缩出口断面的方法,以确保出口渐变段顶板具有一定的压力水头,避免发生空蚀破坏,然而出口断面面积的收缩对泄流能力有着显著的影响,选择合理的渐变段体型能起到调整水流的作用,使之在出口不发生水流的分离、旋流、空蚀的前提下达到最大泄流量.如果断面收缩率取得过大,会使隧洞出口顶板产生空蚀破坏,而断面收缩率取得过小,又会减小隧洞泄流能力.本文通过汾河水库泄洪隧洞出口渐变段体型设计结合水工模型试验,对合理选择隧洞出口渐变段体型进行了研究,使其出口断面收缩率大于国内同类隧洞,其研究结果可供工程设计人员借鉴.     

深覆盖层河流土石过水围堰体型研究

在深覆盖层河流上采用土石过水围堰度汛方案存在一定风险,但采用合理围堰体型和过流保护措施,能够实现围堰安全度汛。以猴子岩电站土石过水围堰体型为研究对象,通过模型试验,分别对单梯型围堰和面流消能型围堰进行了研究。试验结果表明,对于深覆盖层河流,围堰堰脚的防护尤为重要,采用面流消能型围堰过流效果优于单梯型围堰。     

广西那比水电站水工模型试验研究

通过建立那比水电站水工物理模型,对溢流坝体型结构进行试验研究,优化消能工布置,使水库调度运行更合理,满足消能防冲要求,并减少雾化。     

沙千水库大坝三维有限元分析及体型优化设计

为改善坝体应力分布、减小大坝填筑工程量、提高工程投资技术经济性,在沙千水库设计阶段对大坝结构体型进行了优化设计。采用拱梁分载法和三维有限元法对大坝应力分布和坝基(肩)稳定性进行设计计算,分析结果表明:优化前重力拱坝体型较中厚拱坝体型优。使用ADAO程序拟定另外12种体型进行设计对比分析,优化后大坝体型由重力拱坝体型变为中厚拱坝体型,在大坝应力及结构稳定性得到合理改善的同时,坝体方量节省约8300m~3,节省了工程投资。     

抽水蓄能电站侧式进出水口体型及水力特性研究进展

侧式进出水口是抽水蓄能电站广泛采用的水流过渡结构形式,是连接库区与输水管道的咽喉。该部位双向过渡水流结构较为复杂,对工程的运行效率及安全有重要影响,而合理的进出口体型是保证水流合理过渡和工程安全的关键。研究侧式进出水口体型及水力特性的方法主要有物理模型试验、数值模拟及原型观测。文章对进出水口前漩涡、进出口段水流过渡和水头损失等方面研究成果加以总结。分析了漩涡形成机理、诱涡因素及抑制漩涡形成的工程与非工程措施;明确了均衡过渡水流的工程要求及满足水流均衡过渡的结构体型设计准则;列举了部分工程进出水口体型参数、过渡水流特征数及进出流水头损失系数。     

混流式水轮机转轮的改型研究

本文结合某电站ＨＬ７０２转轮的增容改造，提出了一种混流工水轮机转轮的改型设计模型，该模型将导叶与转轮联合设计，通过迭代将导叶的影响计入转轮的设计，使设计模型与实际流动更为接近，该模型可用于其它型式的叶片式水力机械转轮的改型与开发研究。     

输水隧洞坡角对侧式进/出水口水力特性影响研究

抽水蓄能电站侧式进/出水口具有双向过流的特点,进/出水口自身体型参数对其水力特性具有很大的影响,但连接的输水隧洞布置型式也同样会影响进/出水口水力特性,若输水隧洞布置不恰当,将可能导致进/出水口出现不利的水力特性。利用RSM紊流模型,以某侧式进/出水口为研究对象,在进/出水口体型不变的前提下,研究出流工况不同隧洞坡角对进/出水口内部流态、拦污栅断面流速不均匀系数、水头损失系数及流量分配等水力特性的影响。结果表明,当隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时,进/出水口内部流态较好,反向流速区的沿程范围、拦污栅断面流速不均匀系数及水头损失系数均最小。因此,当进/出水口扩散段垂向扩散角不大且各隧洞坡角均满足地形、地质条件的情况下,隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时,可获得较优的水力特性。     

渠与河交叉建筑物的裹头体形初探

河渠交叉建筑物的裹头体形设计关系到河道上游水位壅高、河道演变以及总干渠的正常运行等重要问题.在前人研究的基础上,通过对南水北调中线一期工程渠道倒虹吸工程的裹头体形多种方案的试验比较.得出较优的体形为抛物线接圆弧.在此基础上探讨了影响裹头体型的主要因素.文中还对河与渠斜交时裹头设计参数的选取进行了定性分析.     

UNSTEADY FLOW ANALYSIS AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF AXIAL-FLOW PUMP

The three-dimensional unsteady turbulent flow in axial-flow pumps was simulated based on Navier-Stoke solver embedded with k-ε RNG turbulence model and SIMPLEC algorithm.Numerical results show that the unsteady prediction results are more accurate than the steady results,and the maximal error of unsteady prediction is only 4.54%.The time-domain spectrums show that the static pressure fluctuation curves at the inlet and outlet of the rotor and the outlet of the stator are periodic,and all have four peaks and four valleys.The pressure fluctuation amplitude increases from the hub to the tip at the inlet and outlet of the rotor,but decreases at the outlet of the stator.The pressure fluctuation amplitude is the greatest at the inlet of the rotor,and the average amplitude decreases sharply from the inlet to the outlet.The frequency spectrums obtained by Fast Fourier Transform(FFT) show that the dominant frequency is approximately equal to the blade passing frequency.The static pressure on the pressure side of hydrofoil on different stream surfaces remains almost consistent,and increases gradually from the blade inlet to the exit on the suction side at different time steps.The axial velocity distribution is periodic and is affected by the stator blade number at the rotor exit.The experimental results show that the flow is almost axial and the pre-rotation is very small at the rotor inlet under the conditions of 0.8 QN -1.2 QN.Due to the clearance leakage,the pressure,circulation and meridional velocity at the rotor outlet all decrease near the hub leakage and tip clearance regions.     

Application of computational fluid dynamics technique to storage reservoir studies

The flow dynamics in Grimsbury reservoir is studied using Computational Fluid Dynamics (CFD). Under no wind condition, flows circulate in the horizontal plane. These circulations, in general, lead to short circuiting and zones of stagnation. Modifications to the inlet and the outlet are investigated to maximise the residence time. They include the manifold inlet arrangement, the submerged baffle inlet and the central outlet arrangement.The results of the residence time simulation indicate that the manifold inlet option gives the best 'plug-flow' efficiency, next the submerged baffle option and finally the central outlet option. The submerged baffle inlet option, however, is considered to be the preferred option because of its low installation cost and because of the reasonable balance between the degree of mixing and the residence time.     

两种渐扩渐缩通道内周期性充分发展层流流动的研究

本文在适体坐标系下计算了两种渐扩渐缩通道（线型通道及波纹型通道，内水的周期性充分发展流动。利用微分法和成适体坐标，选择速度逆变分量作求解变量，利用控制容积积分法得出适体坐标下的离散方程，将计算区域向两端延伸，通过两端对应位置相关量反复迭代实现周期性边界条件，算例的计算结果同理论符合良好，对于线型渐扩渐缩通道，计算结果表明，在相同的雷诺数下，随着通道倾角的增大，流动的阻力系数随着增大，当两种通道的进口高度与横截面积相同性，在相同的入口质量流量下，波纹型通道的阻力系数大于线型通道的阻力系数。     

泵站斜式进水流道水力特性试验

由斜式进水流道模型水力特性试验得到了进水流道的水力损失和出口流场的分布 ,分析了进水流道出口流场对水泵及其装置性能的影响 .     

混凝土骨料预冷热力学仿真分析

利用ANSYS软件,对混凝土骨料颗粒预冷传热问题进行了三维数值仿真分析。模拟了不同进出风口位置和进出风管直径下骨料仓内的温度分布,分析了不同因素对骨料颗粒冷却效果的影响,提出了合理的冷却仓结构设计参数,可为混凝土预冷系统的高效节能提供参考。     

整流罩在泵站肘形进水流道中的应用效果分析

肘形进水流道广泛应用于大型低扬程泵站,其弯曲段的内侧与外侧曲率半径相差较大,故流道出口存在较严重的流动不均匀性,从而影响泵站工作效率。针对此问题,本文设计了一种装在肘形进水流道末端的整流罩,并采用计算流体力学方法对传统肘形进水流道和加装整流罩的进水流道进行了对比分析。研究发现,传统肘形进水流道在弯曲段内,内侧流速比外侧流速高28.4%。在进水流道末端加装整流罩之后,进水流道出口速度分布均匀度基本保持不变,但设计工况下出口水流平均偏流角由原来的13.1°减小至4.3°,降低70%以上,水泵扬程增加2.3%,水泵效率增大2.5%。上述结果表明,整流罩在减小了进水流道出口水流平均偏流角之后,使水泵进口流态得到改善,从而降低了泵内流动损失,提高了水泵扬程和效率。该项研究工作对改善大型泵站水力设计,提高泵站运行效率具有参考价值。