突扩廓道体型减免高水头船闸输水阀水空化研究

高水头船闸存在的主要关键技术问题是船闸输水阀的空化与空蚀问题。本文在综合研究国内外改善输水阀门空化的措施基础上，提出了突扩廓道体型以及减免输水阀门空化，通过物理模型试验和原型观测研究，充分论证了突扩廓道体型减免空化的效果，结合三峡工程连续五级船闸水力学试验研究，优化了突扩廓道体型，提出了结构简单，具有很强抗空化能力的底扩体型。     

消除高水头船闸输水阀门空化的新途径

高水头船闸输水阀门空化是一项普遍存在、急待解决的课题。本文在水口船闸输水阀门水工模型和减压模型试验的基础上,提出了阀门后输水廊道为有限突扩空间型式。对有限突扩空间形状、尺寸、阀门与出口的相对位置及抑制空化之间的关系等进行了试验研究。试验证明,阀门后有限突扩体型具有自身补水、升高压力和超空穴结构的作用,它可以消除反弧形阀门底缘及其门顶止水缝隙处的空化。提出了解决高坝通航船闸输水阀门空化问题的新途径。本文推荐的4号突扩体型已被设计部门采用,该体型的有关资料可供其他高水头船闸输水阀门水力设计参考。     

桥巩船闸工作阀门抑制空化措施与原型试验

桥巩水电站船闸等级为Ⅳ级,输水系统型式为闸底长廊道侧支孔出水,明沟消能。输水系统工作阀门采用平板门,其工作水头超过国内已建船闸,阀门空化问题非常复杂。通过原型试验,对阀门廊道体型和布置进行了优化,采用小门槽型式,解决门槽空化问题;缩小阀门下游面板与门楣的间隙,实现门楣自然通气;结合“阀门后底突扩＋顶突扩”的新型廊道体型,改善了阀门底缘水流流态,有效地抑制了阀门底缘的空化。首次提出了可以实现自然通气的台阶状跌坎布置型式。跌坎通气后形成的掺气水流,不仅覆盖了跌坎空化溃灭区域,抑制了跌坎空化;而且还延伸至升坎区域,对突扩廊道底板及升坎亦能起到一定的保护作用。     

高水头船闸阀门段廊道防空化设计

高水头船闸水力学的关键技术问题之一是阀门及阀门段廊道的空化。解决此问题的关键技术,包括合理确定阀门段廊道布置高程和廊道体型、输水阀门选型和开启方式等。对这些问题进行了较详细的分析和论述,并结合工程实例重点介绍了输水阀门和阀门段廊道防空化气蚀措施的最新设计研究成果,即根据不同的阀门段廊道体型,配合门楣通气,同时辅以其他通气方式,能有效地抑制阀门底缘空化,提高阀门段廊道整体抗空化能力,还减少了阀门段廊道的埋置深度,节省土建工程量。     

反弧形输水阀门水力学试验研究

本文摘要介绍了多年来所进行的葛洲坝船闸输水阀门水力学试验研究及其成果。综述了选型试验、启门力试验、支铰力测定及减压模型试验等内容,并根据试验资料分析,得到了一些有益的结论。为了减免2号及1号船闸输水阀门的空蚀,提出了不同的通气布置型式;对支铰力测定、启门力脉动及阀门水力学的水弹性问题,提出了一个新的试验方法;对原型中出现的雷鸣声及3号船闸的啸声进行了探讨并对船闸阀门水力学研究尚待改进的问题提出了初步看法。     

船闸突扩廊道体型的水力特性

本文提出了船闸输水阀门后的几种突扩廊道体型,推导了考虑阀门前均速断面至阀门后收缩断面之间能量损失的廊道压力计算公式,以及阐明了突扩廊道体型对阀门后廊道压力的影响。还讨论了输水阀门后水流收缩断面处影响收缩系数的主要因素,并应用流动显示的新方法——萤光微丝法实测了收缩系数。用YCW-500-A微型传感器与HP5451C富里叶分析仪等组成的测试系统,实测和分析比较了突扩廊道体型和直段廊道体型的水流压力脉动。最后分析了突扩廊道体型的水流空化特性。     

五强溪水电站高水头船闸输水系统动水压力与反向弧门流激振动

本文介绍了五强溪船闸二闸首于1996年12月12日～13日进行的原型观测成果与分析.着重从高水头船闸输水系统不恒定流压力瞬态变化和反向弧门流激振动两方面，分析输水廊道突扩体发生空化空蚀的可能性，以及反向弧门流激振动的危害程度，并对其安全运行作出评估.     

银盘船闸阀门开启过程水力特性动态仿真

乌江银盘船闸为目前国内单级最高水头船闸.分析设计方案的初步计算成果和物理模型试验资料表明,设计水头下其充水阀门段存在较大的负压,尤其是在突扩体升坎处压力很低,有可能造成边壁的空蚀破坏.采用动网格技术和VOF方法对银盘船闸充水阀门段阀门开启过程进行非恒定流三维紊流数值模拟,采用6 min开阀方式,分析阀门段水流急变分离的流态、流速、压力等水力特性参数的时空演化规律,分析出现空化空蚀的危险区域和时刻,为乌江银盘船闸因高速水流而引起的输水系统阀门段廊道内空化空蚀问题提供了解决途径.     

昭平水电站船闸的结构特色

利用阀门间歇开启方式以控制灌、泄水时最大流量；通过优化阀门和门楣体型、设置门楣通气管、合理选择门槽尺寸，采用顶部突扩的进口廊道体型，在输水系统构筑物设计中采取多种综合消能措施，解决了槛下分散输水系统应用于高水头船闸中的空化、消能等水力学问题。同时，采用顶部带拉梁的整体框架式闸室结构，从而改善受力状态，节约工程投资。     

昭平水电站船闸槛下分散输水系统水力特性研究

叙述了我国第一座采用槛下闸底廊道二区段出水的分散输水系统船闸－广西昭平电站船闸（水头２０ｍ，闸室有效尺寸为６０ｍ×８ｍ×１．５ｍ）１：２０输水系统水工整体模型及１：１６阀门段减压模型试验成果，并对闸室输水水力特性及船舶停泊条件、空腹式输水阀门廊道段的水力特性，包括阀门的阻力系数、收缩系数、阀门后水流收缩断面的最低压力以及阀门的空化特性和减免空蚀措施等方面作了介绍。原型运转表明，该船闸水力条件令人满意。     

船闸水力学研究的新成就

本文主要介绍近１０年来我院在船闸水力学研究方面的新成就。包括船闸输水系统布置、闸阀门水力学和引航道水力学等。并结合葛洲坝、三峡、五强溪等大型通航水利枢纽工程，重点介绍在船闸输水水力计算、闸阀门非恒定流水力学、输水阀门段廊道体型以及门楣通气减蚀措施等方面的研究成果。     

葛洲坝船闸水力学原、模型试验比较

本文根据葛洲坝三座船闸原、模型试验资料,对船闸输水系统的水力特性、船只系缆力、阀门后廊道压力、水流空化噪声、阀门启闭力、阀门振动等问题作了综合分析比较。结果表明,原型充泄水时间比模型短,阀门后廊道顶板压力比模型低。文中所得到的结果对科研设计有参考意义。     

葛洲坝船闸水力学问题综合分析

对葛洲坝3座船闸在接近设计水头27m条件下运行中出现的水力学现象和原、模型观测资料进行综合分析。内容包括；船闸充泄水时上、下游引航道中的流速、流态、涌浪传播、间室充、泄水水力特性，阀门段水流空化及声振现象，阀门启闭力及阀门振动特性等。对船闸运行和检验中发现的问题及处理改善措施亦作了介绍，葛洲坝3座船闸运行了20a来的经验证明船闸按静水通航动水冲沙的原则指导设计是正确的，船闸输水系统布置型式是成功的。     

突扩跌坎掺气设施深化研究

高速水流下的空化空蚀和高水头下的闸门止水问题是高水头泄水建筑物运行所遇到的2大问题。为深入研究突扩跌坎掺气设施,进一步了解其水力特性和空化特性,以某水利枢纽孔板泄洪洞中闸室通气系统和突扩跌坎掺气设施为具体研究对象,通过建立比尺 1∶20 的局部水工模型,分析研究了通气孔风速、流态、压力、掺气浓度等水力特征参数,并将试验结果与原型观测结果进行了对比。结果表明:该工程布置的掺气效果良好,试验所得通气管内风速随闸门开度变化的趋势、水流掺气浓度、压力及其脉动在数值上与原型观测结果均一致,说明工程原型观测与模型试验对比验证是成功的。理论研究和实际运用均表明,结合闸门止水和掺气减蚀要求的突扩跌坎布置,是符合实际需求且安全可行的,同时也是解决高水头条件下闸门止水和掺气减蚀的有效措施,具有广泛的推广应用价值。     

王甫洲船闸输水系统设计

以王甫洲船闸输水系统设计为例，介绍了集中界水倒口消能不设镇静段布置型式的设计思路及设计方法，该种布置缩短了闸室长度，结构较简单，在相同水头情况下与常规集中输水系统相比较，双边廊道充水时闸室流态较好，第一波浪力显著减小，特别是单边输水时闸室流态及船舶缆力有较大程度改善，扩大了集中输水系统的适应范围，对中低水头船闸输水系统设计有着较大参考价值。     

三峡船闸输水系统分流口型式研究

 采用局部模型试验研究方法，对三峡船闸闸室第一及第二分流口的布置型式进行了不同方案比较；对分流口流态、分流比及压力等因素进行综合分析后，提出了较为合理的分流口布置型式，为修改设计提供了依据，并可作为其它高水头船闸设计参考。     

三峡永久船闸抽水调试期水力学原型观测

介绍了三峡永久船闸抽水调试阶段水力学监测的部分成果,并与模型值进行了比较.资料分析结果表明:闸室输水系统输水效率高,输水时间原型较模型缩短17.6%,最大流量较模型增大32%,流量系数较模型增大34.6%.控制超灌(泄)操作方式可行;阀门、人字门启闭力均小于设计值;阀门接近全开至全开后,输水廊道第一分流口有空化现象.     

泰州引江河高港二线船闸输水系统布置及水力计算分析

结合高港二线船闸工程具体条件,按照《船闸输水系统设计规范》的要求,研究确定了船闸短廊道和三角门门缝联合输水的输水系统型式及具体布置方案,计算分析了充泄水阀门开启方式,通过建立船闸联合输水数学模型计算了闸室输水水力特性.结果表明,确定的船闸输水系统布置及阀门开启方式是合适的,相关水力指标满足规范及设计要求;设计的消能工布置适合高港二线船闸工程特点,可获得较好的闸室水流条件;同时根据水力特性计算结果提出了阀门启闭系统设计建议.     

双线互输水船闸剩余水头优化研究

为定量分析双线互输水船闸剩余水头与船闸输水时间的关系,基于船闸输水系统非恒定总流能量方程和连续性方程,建立了一元船闸充、泄水数学模型。以广西长洲枢纽三、四线船闸为例,用原型观测数据验证了数学模型的可靠性。重点研究双线互输水船闸的输水系统水力学,揭示剩余水头与输水时间和省水率的关系。研究表明,随着剩余水头减小,船闸输水时间不断增加,同时因联通阀门关闭时间较长,在阀门关闭末期,充水闸室水位高于泄水闸室水位,从而出现倒流现象,船闸省水率增至0.5后又降低。故从省水角度出发,剩余水头取4 m为最优。综合考虑省水率与输水时间的矛盾,从而提出省水率与输水时间在剩余水头选取上的权重问题,为优化双线互输水船闸剩余水头提供参考。     

三峡水利枢纽技术设计中一些重大技术问题的论述

三峡水利枢纽在技术设计中，研究解决、决策了大坝泄洪消能，岸坡厂房坝段基础深层稳定，电站引水管道结构型式，电站排沙排漂，永久船闸输水系统及水力学，引航道布置及通航水流条件、高边坡稳定，升船机承重结构稳定，水轮发电机组及金属结构中的永久船闸人字门、启闭机、充水泄水阀门，升船机承船厢提升及平衡系统等一些重大技术问题。