明渠扩散段急流运动特性及调控方法研究综述

依据文献分析了有限宽度水槽突然扩散、固定扩散角渐变扩散、无边界平板扩散和急流扩散4种典型明渠扩散段水流的共同流动特征.给出了有限宽度水槽突然扩散段水流宽度的沿程发展规律,以及在平底明渠急流扩散段设计时,为防止水流脱离的扩散角计算方法和突然扩展区急流扩散的边界方程;通过不同底坡比降的试验和原型资料分析,论述了陡坡扩散区水深沿程变化特点、沿程各断面横向分布规律,介绍了陡坡上水平扩散角的计算方法与扩散角最大值的存在.通过大扩散角水槽试验,发现在扩散段不同流态的过渡水流现象及稳定性不一样.上游来流为急流时,下游水跃进入扩散段就是水流失稳、主流偏转的开始;采用潜没式三角翼可以防止扩散段回流发生,提高过流均衡性.     

溢流坝反弧水深计算的研究

在消力戽水力设计中,按弧形底板上的水跃计算法和按形成戽内表面旋滚的“临界”水深法都需计算溢流坝反弧段底部的收缩水深h_c(图1)。对于反弧收缩水深的计算,曾经有经验公式,渐变流收缩水深公式。文献[4]指出经验公式缺乏理论依据;渐变流公式不能反映反弧段急变流的流动情况,当水深较大时误差很大。文献[4]中导出了恒定急变流能量方程,并假设反弧段水流线为同心园,采用极坐标,应用恒定急变流能量方程推导出了急变流收缩水深公式。本文应用恒定急变流能量方程,对反弧段水流流线的曲率半径分别采用等半径假设、同心园假设、变半径假设,推导出不同的急变流收缩水深公式。把这些公式的计算值与实验资料比较后,本文认为:采用变半径假设推导的公式适用范围更大。     

陡槽急流冲击波的扰动特性和消减措施

当水流通过泄水建筑物的收缩、扩散和弯道段时,将会产生一系列较强的冲击波.冲击波的产生使得水流的动量横向分布很不均匀,恶化了水流流态,给工程带来不利影响.在分析了陡槽急流冲击波的扰动特性的基础上,提出了几种消减弯道急流冲击波、直槽收缩连接段急流冲击波以及宽浅陡槽急流冲击波的方法.这些措施在实际工程中得到应用已获得了良好的效果.     

变电站跳通段雷电过电压特性仿真

为合理确定变电站跳通段设备雷电冲击绝缘耐受水平,在电磁暂态计算程序E MT P中建立计及工频电压和感应电压的仿真计算模型,仿真计算跳通段绕击、反击侵入波大小,研究雷电流模型、感应电压和绝缘子串闪络模型对跳通段设备雷电过电压的影响.仿真结果表明,校核跳通段设备绝缘耐受能力时应考虑最大绕击雷电流下的侵入波过电压,适当提升设...     

关于公路急流槽水流挑流对公路及周边建构筑物的影响研究

对急流槽挑流的危害进行了简述，对急流槽的水文计算、挑流距离的水力计算等进行了研究，并提供了云南某段公路急流槽的算例，对计算结果进行了讨论和提出了几种避免挑流影响的措施．     

单管系统水流运动的数值模拟与总流描述

针对湍管流,从粘性不可压缩流体运动的控制方程出发,得到了单管系统总流机械能损失和过流能力的关系式,实现了流场描述和总流描述的对接.采用雷诺应力模式封闭雷诺时均方程,通过针对性的网格布置对单管系统的水流运动进行了数值模拟,计算成果表明:1)当管道离底部壁面距离大于3倍管径后,进口段流场基本不受底部壁面条件影响,水流表现为完善收缩;2)当进口段的水流处于不完善收缩时,其总流机械能损失最大,过流能力最小;而当作用水头大于15倍管径后,作用水头对总流机械能损失和过流能力的影响很小.     

水电站虹吸式进水口的设计与分析

本文阐述了虹吸式进水口在设计中所涉及的有关问题。对虹吸式进水口的适用范围、结构型式、主要参数选择、流道尺寸确定以及进水口的淹没深度和渐变段的型式选择等方面作了系统的论述,可供设计参考。文中主要建议用指数方程来设计进水口的反弯弧形流道和用超椭圆方程来设计由矩形到圆形、轮廓成线性变化的渐变段的所有断面形状,以改善水流条件。同时对进水口的淹没深度建议了一个简化计算公式。关于渐变段和淹没深度计算的建议,也可作为其他水工建筑设计的借鉴。     

BIM技术在水工建筑物建模中的应用

分析了水利工程应用BIM技术特点,探讨了应用BIM技术对方圆渐变段、进水闸上游连接段、进水闸闸室段、进水闸消力池段、进水闸扭面等常见水工建筑物曲面进行参数化建模的方法和地形场地的分析处理。     

大落差管道下坡段不满流流动的瞬态分析

大落差管道在运动中，其下坡段可能出现不满流管段，运用两相流基本方程，对管道下坡不满流管段的瞬态流动特性进行了分析，通过水击波传播程度及特征线方程的建立，给出了不满流管段的水击分析方法；并通过算例说明本文模型较之于集中空穴模型更符合不满流管段的实际情况。     

大落差管道下坡段不满流流动的瞬态分析

大落差管道在运动中，其下坡段可能出现不满流管段。运用两相流基本方程，对管道下坡不满流管段的瞬变流动特性进行了分析；通过水击波传播速度及特征线方程的建立，给出了不满流管的水击分析方法；并通过算例说明本文模型较之于集中空穴模型更符合不满流管段的实际情况。     

独头巷道受限贴附射流不同射口形状流场特征数值模拟

为了研究不同射口形状对独头巷道压入式通风流场特征的影响,根据矿山实际情况,在建立了独头巷道受限贴附射流流场数学模型的基础上,采用计算流体力学软件Fluent模拟分析了渐变收缩型射口、渐变扩张型射口和普通射口射流流场的特征分布,结果表明:渐变收缩型射流出口轴线流速与普通风筒相比得到了较大的提高,风流紊动强度最高;渐变扩张型射流出口轴线速度最低,风流紊动强度最低;独头巷道压入式通风受限贴附射流的流场区域可分为贴附射流区、冲击射流贴附区和回流区,渐变收缩型射口各流场区域的风流流速最大;射流风流与壁面贴附后逐步形成圆形镜像体,渐变扩张型射口镜像体面积最大;渐变收缩型射口射流速度和回流速度虽最大,但射流面积最小.     

水工渐变段设计与计算机图形处理

研究了圆移组合曲面渐变段的几何特性、曲面的设计原理与方法,针对渐变段的定位计算、圆移组合曲面的展开计算作了详细说明.同时,基于AUTOCAD2000的平台,利用VBA作二次开发,开发了渐变段计算机辅助设计与图形处理系统,并将此系统用于某水电站进水口渐变段的设计,绘制出相应的渐变段断面图和组合曲面展开图.通过工程实例证明,该系统有一定的实用性.     

用非恒定流方法计算明渠恒定流问题

使用计算机计算明渠恒定渐变流水面曲线有两种分法:恒定流方法和非恒定流方法。用恒定流方法,由已知流段长度求未知断面水深的情况要包含迭代过程,如果步长选择不当,可能遇到发散的情况;用非恒定流方法,如采取特征差分格式,也要考虑稳定性问题。通过一系列数值试验,对上述两种方法进行分析,比较。     

水电站尾水系统的非恒定流计算

本文对复杂尾水系统的非恒定流进行分析和计算．以圣维南方程为基础，建立了复杂尾水系统非恒定流计算的数学模型，模拟了水轮机出流、尾水调压室、有压尾水洞无压尾水洞，从而考虑了无压尾水洞，对尾水调压室中水位波动的影响；同时，推导了由水轮机出流、尾水调压室和有压尾水洞组成的无压尾水洞非恒定流计算的上游边界条件，及相应计算工况的下游边界条件．数值计算方法采用Ｐｒｅｓｓｍａａｎ，Ａ．隐式差分法．     

考虑剪切滑移效应时节理岩体中剪切S波的传播特性探析

基于一种优化时域算法,考虑岩石节理面剪切滑移效应,对弹性剪切S波在岩石节理中的传播特性进行理论分析.通过建立节理面剪切滑移理论模型,推导并获得了剪切S波斜入射岩体节理时波的传播方程,并对剪切S波斜入射岩石节理面时的数值解进行了参数研究.结果表明,在研究节理的剪切滑移效应对应力波传播规律的影响时,该时域方法避免了复杂的数学运算,如傅立叶变换和傅立叶逆变换,通过迭代计算即可方便求出透射波和反射波的数值解;参数研究表明节理面剪切滑移效应影响着波的传播规律以及能量的变化规律.在工程实际问题分析时,本文的理论模型可更有效的应用于岩体中应力波传播特性方面的研究.     

水工渐变段施工放样解算

本文从总结我国水工渐变段施工的经验出发,提出:根据施工的需要将渐变段分成若干等节,求其分节断面图与展开图;各分节段展开图按照放样的要求用直角坐标值的形式表达出来;应用电子计算机实现渐变段计算的自动化,编制不同形式与大小的渐变段施工放样函数表。这就不但能够解决渐变段施工中的有关问题,而且对水工设计也将有一定的参考意义。现对水工上常见的一种渐变段施工放样解算的原理与方法介绍如下,并以我国某大型水电站发电引水钢管渐变段为实例,进行计算,以供参考。     

限制的液流中的二元瞬变流

本文用二元瞬变流拟特征线法,提供了压力波通过调压塔与管路连接处时,压力波传播平面状况的数值分析,并用在断面突然扩大及突然收缩处压力波传播的数值解与解析解相比较,论证了本文使用的二元拟特征线法的准确性及有效性。此外,还提供了二元拟特征线法与一元特征线法在断面突然扩大和调压塔与管路连接处压力波传播的计算结果比较。     

溪洛渡水电站尾水洞岔口渐变段测量放样分析

溪洛渡电站的左岸尾水洞岔口渐变段,由于圆弧隧道的中轴线和隧道的边线不是同一个圆心,结构、放样、计算方法复杂。以1^#尾水洞岔口渐变段为例,探讨了在岔口渐变段施工测量中利用CASIO fx-4800p计算器配合全站仪的放样方法。     

渡槽进口段涌波发生和消除的探讨

本文结合某渡槽进口水力模型试验的成果,先由势流理论导出渡槽进口段涌波的基本方程,然后在理论和试验的基础上,分别从波速和能量的观点,对涌波发生的原因进行分析,最后提出消波措施的建议。     

曲面底扩散陡槽急流问题的特征线解法

针对曲面底扩散陡槽内急流特点采用沿水深的积分方法,并考虑曲率、底坡及底摩擦对流动的影响,将三维水流运动方程组简化为二维水深平均流方程,并导出了水深平均流的特征方程组;结合抛物柱面底扩散陡槽工程实例采用特征差分法进行数值计算,通过逐时段内插,调整计算点分布可克服特征线方法计算点分布不规则的缺点,使计算结果便于实用.