龙抬头泄洪洞水力特性研究

结合某泄洪洞改建工程,利用三维紊流模型对不同进口高程的龙抬头泄洪洞水力特性进行比较研究。首先,利用龙抬头泄洪洞水工模型试验结果验证了数值模拟结果的可靠性。然后,针对四种进口高程的龙抬头泄洪洞,从泄洪洞泄流能力、水头损失及水流流态等方面进行了比较。结果表明,在保证各曲线段光滑平顺的前提下,进口高程对泄洪洞、水头损失及流态的影响不大。研究成果可为泄洪洞的设计提供依据。     

龙抬头式泄洪洞水力特性试验研究与数值模拟

为探索采用数值模拟研究龙抬头式泄洪洞水力特性的可行性,以黄河小浪底水利枢纽2#龙抬头式泄洪洞作为研究对象,结合1∶40正态水工模型,利用RNGk-ε湍流模型,从泄流能力、洞顶余幅、断面流速、测压管水头、水流空化数、挑流射程及冲坑深度等方面对设计与校核两种洪水位条件下龙抬头式泄洪洞的水力特性进行了研究,并将模拟值与试验值...     

高水头岸边泄洪洞水力特性的数值模拟

为了探索采用数值模拟的方法来研究高水头岸边泄洪洞水力特性的可行性,用Fluent商用计算软件,对某电站岸边泄洪洞进行了数值模拟研究,得到了泄流能力、压强沿程分布、水流空化数、通气设施进气量、空腔形态及挑距等,并将部分计算结果与模型试验结果进行了比较,两者符合较好,表明采用数值模拟的方法研究龙落尾式泄洪洞的水流是可行的。但是,数值模拟暂时不能正确的反映掺气水深及洞顶余幅。     

大中河水库导流泄洪洞龙抬头试验研究

龙抬头范围越大、水流越平顺、流态越好，但工程量越大。本文通过对“ ┑”型龙抬头试验研究、验证了避免水流急剧变化而产生空蚀的较有效的方法是：缩小中间闸门井的过流断面。在泄洪量不太大、边壁流速控制在混凝土允许抗冲流速内，可以在非常苛刻的条件下设计龙抬头，以缩小该段范围，为后期导流洞改建泄洪洞节省工程量及投资。     

水电站泄洪洞体型优化模型试验研究

文中针对石头峡水电站"龙抬头"式泄洪洞进行了模型试验研究,指出原设计体型存在的问题,对泄洪洞"龙抬头"段、出口挑坎体型进行了优化,并进行了试验验证。优化后泄洪洞水流流态较好,壁面未产生过大负压,出口水流归槽良好。     

东庄水利枢纽表孔宽尾墩水力特性研究

为了验证东庄水利枢纽表孔宽尾墩初设方案的泄洪消能特性,在水工模型试验的基础上,采用三维水流的RNG k-ε紊流双方程数值模型、自由面的VOF处理法来模拟表孔宽尾墩水流特性。根据东庄水利枢纽的初设方案,计算了宽尾墩的泄流能力、流道内的水面线以及水舌的纵向扩散长度和水垫塘的时均冲击压力,并将相应的试验值与计算值相结合进行了对比分析,发现两者吻合度较高。对比结果表明:2#表孔出口俯角偏小,在高水位时泄流能力受到宽尾墩的影响低于设计值,各工况下ΔPmax均小于15×9.81 k Pa的防护标准,初设方案收缩比偏大、墩尾折角偏小,水舌纵向扩散效果不明显,无法实现表深孔无碰撞消能的效果。     

茨哈峡水电站泄洪洞旋流竖井段体型水力特性研究

为探究竖井旋流泄洪洞在高水头大泄量条件下的水力特性,以茨哈峡水电站为背景,进行竖井旋流泄洪洞的水工模型试验,通过比较不同衔接段体型涡室壅水和竖井底板的脉动压强,以获得上平段与涡室衔接段和竖井与导流洞衔接段的推荐体型。基于ＶＯＦ模型,采用三种紊流模型对推荐体型水力特性进行数值模拟。研究发现,竖井内旋转水流的水层厚度分布不均,旋转水流切向流速的衰减梯度从上到下逐渐降低,在竖井前半段,轴向流速随竖井高度的降低增加较快,竖井中下段,主流水体的轴向流速增加明显,而副流水体增加缓慢;竖井旋流泄洪洞各部位消能差异大,竖井起始部位主要消去涡室来流的初始切向动能,中间部位主要消去旋转水流的轴向动能,下半部位利用环状水跃和消力井消去旋转水流大部分的剩余动能。Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅｋ－ε紊流模型更适合模拟超高水头、大泄量、强旋转并带有自由液面旋转水流的水力特性。     

查日扣水电站竖井旋流泄洪洞水力学数值模拟研究

水力学数值模拟计算具有成本低、效率高、计算精度高的优点,是水力学研究的新手段。为研究其在竖井旋流泄洪洞复杂水流特性的适应性,用k-ε紊流模型以及VOF方法,对查日扣水电站旋流泄洪洞进行了水力学数值模拟研究。研究结果表明:水力学数值计算在流量、流速、压强等方面与水工模型试验误差较小,计算精度比较高;在计算水流掺气量、通风流速、水流流线等方面,数值计算更有优势,能简单直观的给出结果;在计算水流脉动压力、河道的冲淤变形等方面还有一定的不足,要参考模型试验成果。更多还原     

明流泄洪洞水力特性的二维数值模拟与试验研究

为了使明流泄洪洞满足设计泄流量和校核泄流量要求,对其结构进行了优化设计,并根据垣曲县境内板涧河河口右岸的小浪底引黄工程泄洪洞实际工程,建立了明流泄洪洞泄流数学模型。计算中引入FLUENT软件中的VOF(Volume of Fluid)模型和Mixture模型进行数值计算,得到了设计和校核水位条件下泄洪洞泄流能力、水深沿程分布、水流空化数以及断面流速和压强及挑距,并将部分计算结果与模型试验结果进行比较分析,结果表明两者吻合较好。因此采用FLUENT软件研究明流龙抬头泄洪洞的水力特性是可行的,为该项软件应用于实际工程提供了理论依据。     

带消力池的交汇泄洪洞水力特性数值模拟

为探究支洞设置消力池时主、支洞交汇区域水力特性,采用RNG k-ε紊流模型结合VOF方法对某工程交汇泄洪洞水流进行了三维数值模拟.结果表明,交汇区域主洞右边墙处水深先增加后减小,左边墙处先减小后增加,下泄较长距离后横向水位趋于一致;交汇口侧下游附近最大负压随交汇角增大而增大;交汇角减小时,分离区最低水位位置向主洞下游移...     

龙抬头泄洪洞水力特性的数值模拟

以某水电站泄洪洞为研究对象,结合大比尺水工模型试验,采用RNG k-ε数值模型,利用VOF法追踪自由液面,对龙抬头泄洪洞的流场进行了三维水力特性的数值模拟,并提出2种增加掺气设施的修改方案。结果表明:数值模拟结果与水工模型实测值吻合较好,该方法可以较好地模拟三维流场;增加掺气设施后可以有效地减轻下游反弧段的空蚀破坏。     

超高水头竖井旋流泄洪洞不同湍流模型数值模拟

基于VOF法,分别选取标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型和Realizable k-ε紊流模型,对某一超高水头、大泄量竖井旋流泄洪洞的水力特性进行数值模拟,并将紊流模型计算结果与模型实验数据进行了对比分析。结果表明:3种紊流模型模拟计算所得的空腔直径、竖井壁面压强、旋流角等参数变化趋势与模型试验测试结果基本相同,但量值有所差别。相比较而言,Realizable k-ε紊流模型计算所得旋转水流的空腔直径、压坡底板与部分竖井壁面压强、旋流角在量值上更接近试验测量值。因此,Realizable k-ε紊流模型能够更好地模拟这种具有超高水头、大泄量、强旋转并带有自由液面旋转水流的水力特性。     

Experimental study of drag reduction in flumes and spillway tunnels

Experiments in an open flume model and spillway tunnel model were carried out using drag reduction techniques.Two drag reduction techniques were adopted in the experiments:polymer addition and coating.The drag reduction effect of a polyacrylamide(PAM)solution and dimethyl silicone oil coating were studied in the flume model experiments,and the results were analyzed.Experiments were then carried out with a model of the Xiluodu Hydropower Station,the second largest dam in China.In order to reduce the resistance,the spillway tunnels were internally coated with dimethyl silicone oil.This is the first time that these drag reduction techniques have been applied to so large a hydraulic model.The experimental results show that the coating technique can effectively increase flood discharge.The outlet velocity and the jet trajectory distance are also increased,which enhances the energy dissipation of the spillway tunnel.     

THREE-DIMENSIONAL TURBULENCE NUMERICAL SIMULATION OF A STEPPED SPILLWAY OVERFLOW

In this paper, the κ-ε two-equation turbulence model was used to simulate the three-dimensional turbulent flow of the stepped spillway at the Yubeishan reservoir. In order to solve the curved free water surface and to handle the complex boundary conditions, the fractional Volume Of Fluid (VOF) model that is applicable to the solution of the stratified two-phase flow was intorduced to the κ-ε turbulence model and the unstructured grid was used for the discretization of the irregular simulation domain. By these methods, the turbulent flow field of the stepped spillway was simulated successfully.The location of the free surface along the spillway, the magnitude and distribution of the velocity, the pressure distribution on the step surface, the turbulence kinetic energy and turbulence dissipation rate were obtained by simulation. The changes and distributions of these characteristics along the width of the spillway were also obtained. The energy dissipation ratio of the stepped spillway was calculated according to the upstream and downstream water depth and velocities.     

THREE-DIMENSIONAL TURBULENCE NUMERICAL SIMULATION OF A STEPPED SPILLWAY OVERFLOW

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｅｐｐｅｄｓｐｉｌｌｗａｙｈａｓｈａｄａｌｏｎｇｈｉｓｔｏｒｙ .Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｔｅｓｔｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｓｔｅｐｐｅｄｓｐｉｌｌｗａｙｈａｓｂｅｅｎ ｐｅｒｆｏｒｍ     

基于数值模拟的小浪底龙抬头式泄洪洞防洪安全分析

基于数值模拟,从泄流能力、断面流速、洞顶余幅、测压管水头、空化数及挑流冲刷等方面对黄河小浪底水电站左岸2号龙抬头式泄洪洞进行了防洪安全分析,并将模拟结果与1∶40物理模型试验结果进行了对比,结果表明,模拟结果与试验结果一致,采用数值模拟对龙抬头式泄洪洞进行防洪安全分析是可行的;同时还针对龙抬头式泄洪洞运行中存在的安全问题提出了相应的解决措施。     

侧墙掺气坎水力特性的数值模拟

采用数值模拟的方法,研究了侧墙掺气坎的水力特性。与试验结果对比分析表明,用紊流数学模型来模拟泄水道反弧末端侧墙掺气坎的水力特性是可行的。数值模拟表明,不论是跌坎上游侧墙贴角,还是跌坎下游侧墙突扩,当侧墙掺气坎尺寸较大时,均会出现反弧末端过坎射流落水点下游两侧水翅串顶的不利流态。其控制条件为底空腔和侧空腔的相对长度,当侧空腔长度大于底空腔长度时,较长的侧空腔就为跌落至底板的紊动水流提供了流动通道,会出现不利流态,反之,当侧空腔长度较小时,能形成较好的流态。过坎水流落水点下游的流态对跌坎上游侧墙贴角尺寸较为敏感,相对而言,对跌坎下游侧墙突扩尺寸就不那么敏感。数值模拟也证实,采用尺寸较小的侧墙掺气坎,形成较小的侧空腔,能满足进行侧掺气的同时具有较好的流场水力特性。     

泄水建筑物体型优选的数值模拟研究

本文针对泄洪洞水流的特点,建立了适体坐标系下带自由表现、强紊动水流的数学模型。利用该模型编制程序对泄洪洞中复杂水流进行了数值模拟,通过分析输出的数据和图形,可以灵活地修改模型和体型的形状和参数,方便地进行系列数值实验或不同体型方案的比较,从而为泄水建筑物体型方案的选择和设计提供了足够精细和准确的数据,有助于数学模型逐步地取代费时耗财的物理模型实验。     

NUMERICAL SIMULATION FOR THE STEPPED SPILLWAY OVERFLOW WITH TURBULENCE MODEL

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｓｔｅｐｐｅｄｓｐｉｌｌｗａｙｈａｄｂｅｅｎｕｓｅｄａｔｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｔｗｅｎｔｙｃｅｎｔｕｒｙ[1 ] .Ｉｎ 1 971 ,Ｅｓｓｅｒｙｅｔａｌ.[2 ] ｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｍｏｄｅｌｔｅｓｔｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆ