疏勒河青羊沟水电站枢纽挑流消能鼻坎设计与优化

青羊沟水电站枢纽采用挑流消能设计,枢纽布置为3孔泄洪表孔和1孔泄洪冲沙表孔。枢纽下游河床非常狭窄,宽度仅为20余m,消能防冲设计难度大,对挑流鼻坎在不同流量下的水力性能要求很高。原设计采用宽尾墩结合扭曲式鼻坎消能,左右表孔出口水流对两岸坡脚有直接冲刷,且对下游河道的冲刷深度较大。针对原设计水流冲刷两岸及冲深较大的问题,结合枢纽水工模型试验,优化了鼻坎体型,使挑坎结构布置安全、合理,并满足运行要求。     

轴流泵装置分部结构对装置性能的影响分析

基于k-ε紊流模型和雷诺时均N-S方程,运用CFX软件对轴流泵装置进行三维流动数值仿真计算,分析各分部结构对水泵性能及泵装置性能的影响,以找寻泵装置优化设计中的关键部件。计算结果表明,肘形进水流道能保证良好的进水条件,使叶轮进口流速均匀度达到90%以上,叶轮效率达到92%左右的较高数值。肘形进水流道的水力损失取决于弯肘段的水力损失;出水流道产生的水力损失在整个泵装置中占比最大,出水流道弯段和出口的水力损失为主要部分;因此进水流道弯段和出水流道是泵装置优化设计的关键部件。出水流道中涡量沿程减小,在流道弯段涡量下降最大,且流量越小下降的越大。     

两种簸箕形进水流道泵装置数模分析与比较

利用三维湍流数值模拟方法分析比较了两种流道在带泵与不带泵情况下进水流道的出口流场情况以及流道水力损失情况。研究结果表明,两流道在各工况下,内部流态良好,无漩涡或脱流。水流在到达两流道出口断面时速度均匀度已经比较理想分别达到94.40%和94.58%,速度加权平均角分别达到89.9°和89.9°。泵装置的计算结果表明叶轮旋转对水流流速均匀度的影响较为明显,而对水流速度加权平均角的影响微小。水泵叶轮旋转对进水流道的水力性能会有一定的影响,泵装置水力特性并不是泵水力特性和流道水力特性的迭加。在大流量工况区流道形式1的水力性能稳定性要稍优于流道形式2。更多还原     

三峡工程泄水深孔体形和水力特性研究

一、概述本文结合三峡泄水深孔的模型试验,着重研究压板坡度(S)的变化对短管泄流能力和沿程压力分布的影响。并根据深孔运用水头,在不发生空化水流的前提下,提出泄水短管压板段的优化坡度。在保持压板段起始断面高度D_3不变的情况下(即保持检修门槽后进口断面尺寸不变),改变压板坡度、抬高深孔出口断面高度D_2,使其泄流能力增大(含压板坡度变缓流量系数增加和孔口高度增大流量增加两部分),深孔孔数减少。或者缩小除出口控制断面外的     

急流槽出口冲刷机理与影响因素试验研究

在山区公路排水系统中，急流槽作为路基排水设施之一，占有相当的比例。急流槽出口铺砌末端垂裙处常发生局部冲刷破坏。在室内试验基础上，从二元水流和动力学角度，分析了局部冲刷形成机理，并讨论了局部冲刷深度的影响因素，得出流量、河床质的组成和出口消能形式为主要影响因素。提出按最优水力原理设计出口断面，可通过改变下游河床质为粗粒式、采用铺砌或消力池加挑坎等消能形式，减小出口局部冲刷深度。这些措施可用于公路排水设计及急流槽养护中。     

高水头蓄能电站上库充水方案研究

对抽水蓄能电站上库充水方式进行了总结,对闸阀、蝶阀、流量调节阀和孔板等管路流量调节元件的水力损失进行了分析比较,认为根据充水泵所允许的最小扬程和最大流量,选取数枚适用孔板,配套安装一台流量调节阀,可保证充水泵在全部几何扬程范围内安全运行。实例计算表明,推荐使用孔板能保证充水泵在合适的区域内运行。     

导流洞复合式出口消能体型的研究与应用

狭窄河谷中高水头、大流量、复杂地质条件的工程前期导流工程面临高速水流泄洪问题,对消能体型要求较高。基于水工物理模型试验对某水利枢纽导流洞出口消能体型进行优化探索,先后提出右岸导向、洞线偏移、左岸分流、强迫消能+左岸分流4种布置方案,通过对水流流态、流速和冲刷特性等水力参数进行测定和比选,最终推荐强迫消能+左岸分流的复合式消能体型,并对推荐体型对大小流量工况的适应性进行导流全过程试验分析。结果表明：复合式消能体型在各工况下消能效率较高,围堰及左岸近岸流速明显降低,分散水流能有效封堵回流,水面波动强度减弱,主流顺利归槽,冲淤情况良好,保护左岸免受冲刷。该复合式消能体型能够满足工程消能及安全稳定要求,可为具有类似特点的导流洞工程的出口设计提供参考。     

泽雅水库增设泄水隧洞工程出口消能设计

出口是有压隧洞的关键部位,控制着洞内的压力分布状况,而冲泄出来的水流则可能造成出口段堰面发生气蚀破坏和对下游河床及两侧岸坡冲刷破坏的负面影响。因此,出口消能设计是众多水工有压隧洞工程出口段设计的重点。以泽雅水库增设泄水隧洞工程为例,通过水工模型试验,根据水力相似原理,着重研究水库蓄水位101.97,97.97,59.97 m工况下2种出口消能结构(挑流消能、底流消能)水流流态,对下游河床的冲刷情况,验证消能结构设计参数的合理性,对比2种消能形式的效果,为出口消能设计提供科学依据。     

泵站钟形进水流道吸水室后壁形状的研究

基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和RNGk-ε紊流模型,对矩形、半圆形和"ω"吸水室后壁形状的钟形进水流道泵装置进行了三维紊流数值模拟,并分析了钟形进水流道后壁形状对泵装置水力特性的影响。相同流量下,"ω"形吸水室进水流道流线分布最规则,漩涡比其他形状的进水流道小,"ω"形吸水室进水流道水力损失比矩形吸水室进水流道小1cm;出口断面的流速均匀度达到93%,比矩形和半圆形吸水室进水流道高约2个百分点;出口断面速度加权平均角度达到83.5°,比矩形吸水室进水流道高0.6°,比半圆形吸水室进水流道高0.2°;泵装置运行高效区流量范围比半圆形的拓宽了7.3%,比矩形的拓宽了30%。该研究对于完善泵站钟型进水流道吸水室优化设计具有一定意义。     

插板透水丁坝透水孔优化方案数值模拟

针对插板透水丁坝透水孔孔数和布置方式对丁坝作用区水流特性和冲淤变化影响的问题,采用CCHE2D水沙数学模型对塔里木河干流其满河段实体模型水槽插板透水丁坝区进行二维水流数值模拟,分析不同透水孔数和不同布置方式对河槽断面流速分布、水位及河床切应力的影响规律,寻求插板透水丁坝透水孔优化方案。结果表明:在来流量、透空率等因素不变条件下,插板透水丁坝透水孔数越多,流速均匀性越好,丁坝下游河床切应力呈减小趋势。当透水孔数达到4孔时,丁坝上游、下游水位、流速和河床切应力变化趋势均趋于稳定,为最佳的透水孔优化方案。研究成果为进一步研究插板透水丁坝区水流特性与缓流促淤效果奠定理论基础。     

叶轮直径对立式泵装置流道水力损失的影响

采用数值计算的方法，分别计算了与不同叶轮直径的立式轴流泵配套使用的肘形进水流道和虹吸式出水流道在一定设计流量下的水力损失，并采用模型试验的方法对流道水力损失数值计算的结果进行了验证，得到了叶轮直径对流道水力损失具有显著影响的明确结论；在流道水力损失研究结果的基础上，为便于对具有不同叶轮直径和不同设计流量泵装置的流道水力损失进行较为客观的比较和评价，提出了名义平均流速的概念。     

迷宫流道断面形状对灌水器水力性能的影响

为研究矩形迷宫流道断面形状对灌水器水力性能的影响,利用软件FLUENT6.1软件对5种流道断面形状不同的矩形迷宫流道内水流运动进行数值模拟,通过模拟得到的灌水器压力～流量关系和灌水器内水流流速分布分析得出：1）流量系数、流态指数均与断面湿周呈正相关,断面湿周越大流量波动性及对压力的敏感程度越大;2）流道断面湿周较小的L1型迷宫灌水器其流态指数小于其它4种,小于0.57,说明该灌水器内水流为紊流,其压力补偿性较高;3）灌水器流道内水流具有重复性;4）流道断面形状对灌水器内水流流速分布不会产生较大影响。因此,在灌水器流道断面为矩形且面积相同的情况下,流道断面为正方形的灌水器的水力性能要优于其它断面形状的灌水器,且流道断面湿周越小,灌水器的压力补偿性越高,系统灌溉均匀度越高。     

采沙河床桥墩冲刷研究

本文根据冲刷机理的不同，将采沙河床桥墩冲刷分成三部分：（1）采沙坑背水面边坡由于增加了水流比降容易形成溯源冲刷，（2）桥渡压缩水流过流断面增大水流挟沙力引起一般冲刷，（3）桥墩周围涡旋流造成局部冲刷。总的冲刷是三种冲刷的叠加。本文采用分步法计算了某河流采沙河床桥墩冲刷深度，各部分不同的冲刷机理采用相应的冲刷计算方法。结果表明采沙坑对桥墩安全的影响与沙坑尺度及其距大桥的距离有关。     

黄河龙门长河段揭河底冲刷现象分析

通过对龙门站近几年掀起泥块露出水面再坍塌消失现象的观测分析，进一步认识到：这种现象既不是高含沙、大流量水流的特产，也不是长河段揭河底冲刷的主要现象；１９５４年９月洪水不属于长河段揭河底冲刷洪水；１９５１年以来７次长河段揭河底冲刷均未发展到黄淤４９断面（老永济）；揭河底冲刷洪水，主要是由吴堡－龙门区间为主的暴雨洪水组成的。解剖各次长河段揭河底冲刷洪水过程的分段冲淤变化性质，较合理地计算了７次揭河底冲     

窄缝式消能工收缩段的体型设计

首先分析了辐射收缩水流的特性，得到了辐射收缩水流水面坡度的表达式；提出了设计窄缝收缩段的设计原则应是使收缩段出口形成辐射形收缩水流．本文据此提出了收缩段形状的具体设计方法，给出窄缝消能工收缩段的组合曲线算例．本文中还讨论了窄缝收缩段出口水面坡度的选择方法     

收缩转向射流技术在隔河岩工程中的研究应用

隔河岩工程，具有流量大，水头高、下泄功率大，狭谷河床、地质条件差等特点，由于拱坝向心集中水流，使下游河床冲刷严重，经试验研究，采用收缩转向射流，表孔用不对称宽尾墩加挑坎，深孔出口下湾形窄缝扭向挑坎，较好地解决了高拱坝泄洪向心集中问题，消能效果好，是一种创新消能措施。     

丹江口水利枢纽溢流表孔运用与展望

丹江口水利枢纽已运行二十多年，经过多次原型学观测，获得了有关溢流表孔的泄流能力，流量系数，压力，水面线及鼻坎挑流水舌射程，下游河床基岩冲刷坑历年的发展，高速水流掺气等方面的宝贵资料，将这些资料与水工模型试验成果进行了对比和分析，探讨了水工模型的相似性和缩尺效应问题，提出了计算表孔流量系数的经验公式，对丹江口水库按后期规模加高后，溢流表孔的有关水力学问题提出了分析意义，预计其泄水能力与初期规模基本相     

进水流道对泵装置性能影响的数值模拟分析

为了研究进水流道内部流态对泵装置性能的影响,采用CFX三维软件对高度及喉部高度大、高度及喉部高度小的两种肘形进水流道装置的三维流场进行数值模拟,分析比较了这两种肘形进水流道与泵装置的水力特性。方案1肘形进水流道的高度大,挖深大,土建投资大,且喉部高度大,弯肘段脱流严重;方案2肘形进水流道高度小,土建投资小,同时喉部高度小,有效抑制了弯管脱流问题。结果表明:在最优工况下(Q=320 L/s),肘形进水流道方案2比方案1的流道出口断面速度均匀度高1. 6%;速度加权平均角度高7. 34°;进水流道水力损失降低0. 128 m;装置效率提高4. 22%;装置高效区流量范围拓宽40%。因此,为了保证泵装置高效、安全地运行,应充分重视在实际工程中进水流道对泵装置性能的影响以及肘形进水流道喉部高度对进水流道流态的影响。     

管袋坝芯砂体沿袋间接缝运移规律试验研究

采用室内模型试验与图像分析相结合的方法对单向水流作用下管袋坝芯砂体破坏并沿袋间接缝流失的相关问题进行了较为系统的研究。结合颗粒运动特点和水流水力特性变化特点阐明了单向流作用下颗粒运移模式，包括沟槽模式和全断面整体推移模式两种类型；探究了砂箱（坝芯）砂体失稳区域，试验表明砂箱内的砂体失稳区域主要集中在砂箱出口上部倒锥体区域；详尽地分析了颗粒在管路（袋间接缝）中的运移规律和沟槽的形成特点，发现颗粒运动路径主要集中在管路上表面附近区域，运移过程表明颗粒与水流之间的相互作用贯穿砂体破坏及颗粒运移的整个过程；并分析了管路颗粒运移过程中不同颗粒的空间分布特点。     

双向潜水贯流泵装置内流及水力性能分析

为明晰双向运行时潜水贯流泵装置的内流特征及水力性能,采用数值模拟技术对双向潜水贯流泵装置进行全流道计算,通过模型试验验证数值计算的有效性。结果表明：在叶轮的叶片安放角0°、双侧可调导叶的叶片调节角0°且灯泡体位于内河侧时,泵装置在排涝工况时最高效率为59.29%,引水工况时泵装置最高效率为58.41%;双向运行各流量工况时,叶轮进水侧的过流结构内部流线均平顺流态较好,叶轮出流侧的过流结构内部流态相对紊乱;在双向运行时,直管式流道的出口面轴向速度分布均匀度均大于92%,速度加权平均角均大于89°,直管式进水流道为叶轮提供良好的入流速度分布;在高效工况时,泵装置出水流道进口的偏流角均低于导叶体出口;叶轮所受的轴向力均随着流量的增大而减小。研究成果为双向潜水贯流泵装置的结构优化提供了一定的参考价值。