高含沙泄洪水流的荷载特性试验研究

高含沙水流特性已有较多研究,但主要针对河道中的高含沙渐变水流开展的,而对高含沙河流高坝枢纽泄洪水流荷载特性的研究较少,本文开展了孔板消能工高含沙水流的时均压力和脉动压力特性研究。试验共研究了含沙量从0至300 kg/m~3,流速从1.78 m/s至3.73 m/s,共28组不同工况。结果表明:高含沙泄洪水流的时均和脉动压力的沿程分布规律与清水相同,但幅值变化规律存在差异,相同流速条件下时均压力幅值随含沙量的增加而增加,而脉动压力幅值受含沙量和流速条件的双重影响,随含沙量的增加呈现出先增加后减小的趋势;脉动压力概率密度分布符合正态;频率分布范围受水流条件影响随流速的增加而增加,其中低频分量随含沙量的增加而增加。根据试验结果,提出了高含沙泄洪水流荷载计算的修正方法,该方法对于高含沙枢纽的工程设计有重要参考价值。     

黔中水利枢纽工程泄洪放空洞弧形工作闸门时均压力和脉动压力特征研究

目前我国水利工程建设已经进入高峰期,高水头闸门的设计和施工中经常会遇到高速水流问题,因此高速水流对闸门在不同开度下引起的时均压力和脉动压力是我们必须研究的问题。时均压力和脉动压力对闸门的震动、空蚀和冲刷都有着密切的关系,由于实际工程的复杂性,多数工程中的高速水流对闸门问题很难用理论分析求得解答,通常是由实验量测。通过物理模型实验与理论分析相结合的方法是解决水流时均压力和脉动压力问题的一种有效方法。     

消力池底板及导墙脉动压力特性试验研究

消力池底板属轻型结构,其结构的振动、抗冲、稳定等均与底板水跃区的水流脉动强度直接相关。依托某工程,对底流消能的消力池底板及导墙脉动压力特性进行了较系统的水力学模型试验研究,通过对水流脉动压力测试数据的综合分析,获得了消力池底板及导墙动水压力的分布规律以及点、面压力脉动的换算关系。研究丰富和发展了消力池及导墙的脉动压力特性研究,可为底流消能形式的水流动力特性深入研究提供科学参考。     

消力池导墙脉动压力特性的研究

通过对泄洪底孔平底消力池中六种导墙型式与三级流量的模型试验成果的分析,初步获得了消力池导墙脉动压力沿水流方向和沿水深方向的分布规律、导墙型式与其脉动压力之间的关系、脉动频率的统计特性及紊动比尺。同时介绍了部分原型观测资料。     

三峡工程左导墙设计研究

左导墙是泄洪坝段与左厂房之间的导水隔墙，其最大高度为９７．４５ｍ，最大底宽５０．５２ｍ，由于导墙右侧为泄洪挑流消能区，作用在导墙上的时均压力及脉动压力幅值沿程变化较大，水位变幅也较大。在研究水工模型试验及流激振动计算分析成果的基础上，结合导墙的断面设计，总结了作用在导墙壁脉动压力的规律及其在动水荷载作用下的导墙结构设计主要成果。     

乌江银盘水电站消力池及导墙脉动压力特性研究

依托乌江银盘水电站,对底流消能消力池底板及导墙脉动压力特性进行了较系统的水力学模型试验研究。通过大量点、面水流脉动荷载测试数据的综合分析,获得了消力池底板及导墙动水压力的分布规律。该研究丰富和发展了底流式消力池及导墙的脉动压力特性研究,可为对该类消能形式水流动力特性的深入研究提供科学参考。     

水工弧形闸门水流脉动压力特性的试验研究北大核心

弧形闸门属轻型结构,其振动、稳定性等直接与水流脉动压力相关。为研究弧形闸门上水流脉动压力特性,在试验室内开展了一系列模型试验,通过对闸门面板上大量测点水流脉动压力数据的系统分析,获得了水流脉动压力幅值和频率在闸门面板上的分布规律,以及闸门开度、上下游水位变化对脉动压力的影响。     

虹吸式出水管虹吸形成过程的壁面压力及脉动特性

通过物理模型试验测量虹吸式出水管在虹吸形成过程中典型断面的压力过程线，采用邻域平均法提取脉动压力数据，采用统计特征和短时傅里叶变换信号处理方法分析时均和脉动压力特征。结果表明：管壁时均压力沿水流方向先减小后增大，驼峰段的上壁面时均压力随着流量增大逐渐大于下壁面；虹吸形成过程中，压力脉动呈正偏态分布，均方差沿水流方向不断降低；压力脉动主要由水泵旋转和水气运动引起，频率在0～30 Hz之间，主频与水泵转频相近；相比虹吸稳定流阶段，水力驱气阶段存在的气囊压缩和释放过程使得压力脉动频率及幅值上升，接近泵站系统自振频率，容易产生结构振动，需要通过设计和运行的优化减少该阶段的持续时间。     

泄水建筑物水流脉动压力分析实例

本文对水流脉动压力随机过程作了基本假定，以此探讨了脉压随机数据处理方法及电算程序。文中主要结合我院国内外一些工程的研究成果，分析了陆槽、排水井、隧道等各种泄水道及不同类型消力池底板的水流脉动压力特性与分布规律；特别是对比了高速泄槽设掺气坎前、后脉动压力特性的变化。     

前柱和后柱对并列双柱脉动压力的干扰

本文研究了在并列双圆柱的正前方或正后加上一个等直径的圆柱，组成等边三角形排列的三圆柱的脉动压力分布，着重研究前柱或后柱对并列双圆柱脉动压力分布的影响，同时还在相同的试验条件下，进行了并列圆柱和三圆柱脉动压的比较。结果表明，并列双圆柱前方或后主库上第三个圆柱形成的等边三角形排列的三圆柱，受影响严重的是后排圆柱，脉动压力分布出现了严重的不对称，内侧的压力脉动极其强烈，外侧的压力脉动很弱，与时均压力分布     

突扩突跌掺气设施后泄槽底板脉动压力试验研究

有压洞出口后的突扩突跌掺气减蚀设施在水利工程中经常使用。由于水流受边界条件和掺气的影响,其流态和脉动压力往往与普通水槽的情况有很大的不同。通过水工模型试验,对突扩突跌掺气设施后泄槽底板上的脉动压力进行研究,揭示了掺气设施后泄槽底板上不同流动区域的脉动压力特性。从脉动压力的时域过程、均方根值、偏态系数、峰态系数和主频率等多方面得出冲击区、反射区和稳定区脉动压力的特性是不相同的结论。同一流量时,沿流程底板的时均压力都大于脉动压力的均方根值,在冲击区、反射区和稳定区,脉动压力的均方根值分别是同位置时均压力值的约0.5倍、0.6倍和0.7倍。研究成果可为更好地利用突扩突跌掺气设施提供有益的理论和试验依据。     

混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动试验研究

通过三峡电厂升水位试验数据分析了混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动主频的变化趋势,指出了目前两种用于计算尾水管涡带频率的适用性不足。试验数据表明,定水头下尾水管压力脉动主频在部分负荷低负荷段随着水轮机流量的增大有减小的趋势,在部分负荷高负荷段中呈“V”型分布,这种“V”型分布与尾水管固有频率相关;定导叶开度情况下,部分负荷下尾水管压力脉动主频与水头没有必然联系;试验同时表明,部分负荷下尾水管压力脉动对机组稳定性参数具有直接影响,是引起机组稳定性参数变化的主要原因。     

淹没水跃导墙上脉动压力的幅频特性

本文用实验方法研究淹没水跃条件下导水墙面上脉动压力的幅频特性，根据实验结果，文中给出了各测压点脉动压力的均方根值表，脉动压力分布曲线，最大脉动压力的预期值及其变化范围，并将其与其它工程资料比较，除此之外，文中还给出了脉动压力的主频率表，不同频率区间对脉动压力贡献的百分比，还讨论了面板不同部位的主要压力脉动源及脉动压力的因素。     

叶轮与导叶匹配关系对立式离心泵水力特性影响的实验研究

大型含导叶立式离心泵广泛应用于高扬程远距离调水,旋转叶轮与静止导叶动静干涉引起的无叶区内高幅值压力脉动是影响其稳定运行的关键因素.为研究叶轮与导叶匹配关系对水泵水力特性的影响,对3台模型泵开展能量特性与压力脉动同台对比实验,分别监测了进水流道、无叶区和压水室的压力脉动信号,并进行时域和频域分析.结果表明:泵运行流量越靠...     

导墙结构的流激振动研究

以三峡水利枢纽溢流坝段与厂房坝段之间的导墙流激振动问题为背景，总结了导墙结构的脉动压力的幅频特征，计算分析了其流激振动响应，并与水弹性模型试验成果进行比较，探讨了三峡导墙流激振动的主振源，最后对导墙结构特征与流激振动安全性的关系进行了讨论，结果对类似工程有参考价值.     

混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动试验研究

通过三峡电厂升水位试验数据分析了混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动主频的变化趋势,指出了目前两种用于计算尾水管涡带频率公式的适用性不足。试验数据表明,定水头下尾水管压力脉动主频在部分负荷低负荷段随着水轮机流量的增大有减小的趋势,在部分负荷高负荷段中呈“V”型分布,这种“V”型分布与尾水管固有频率相关;定导叶开度情况下,部分负荷下尾水管压力脉动主频与水头没有必然联系;试验同时表明,部分负荷下尾水管压力脉动对机组稳定性参数具有直接影响,是引起机组稳定性参数变化的主要原因。     

水轮机压力脉动测试的分析与探讨

介绍了水轮机压力脉动试验中测量位置、测点数量、信号采样频率及采样时间、空化系数等因素对压力脉动试验结果的影响,并提出在进行压力脉动试验时,应增加测点,延长采样时间,提高采样频率,以避免信号遗漏和信号混叠等现象的发生。建议对水轮机的重要运行工况,应增加不同空化系数下的压力脉动试验,以避免在真机运行时可能产生“空化自激”现象,确保原型机组的安全运行。     

表面活性剂减阻流体热边界层温度脉动及传热特性实验研究

该文针对在水中添加阳离子表面活性剂产生的减阻作用同时降低传热性能的现象,应用相位多普勒激光测量系统和热电偶温度测量系统对二维流道内表面活性剂减阻流体热边界层内的湍流温度脉动以及传热特性进行了实验研究.研究表明,表面活性剂减阻流体平均温度梯度在流动缓冲层很大,热扩散率较低,而水的热阻主要发生在近壁区域的高扩散层.表面活性剂减阻流体温度脉动强度与速度脉动强度有相似的分布趋势,其峰值都向外层移动.在近壁处的高扩散层温度脉动频率很小,而在平均温度梯度很大的低扩散层,减阻流体的温度脉动频率有所增强.而水的温度脉动频率比表面活性剂溶液高且在整个断面上几乎没有变化.对于表面活性剂热流体,湍流温度脉动对轴向热流量的贡献更大,使得轴向热流量的最大值出现在靠近温度脉动强度最大值所在的位置.表面活性剂减阻流体法向湍流热流量分布与雷诺应力分布有相似的趋势.     

高水头混流式水轮机减负荷瞬态流动特性研究

为了平衡和补偿间歇性可再生能源不定时并网对电网的不利冲击,水轮机不得不频繁地经历减负荷瞬态工况转换过程,从而诱发水轮机内部不稳定的压力脉动及涡流结构。基于多面体网格及动网格技术,开展了高水头混流式水轮机导叶关闭减负荷过程水轮机特征参数响应、压力脉动及涡流演化特性的数值模拟工作。研究发现,采用压力边界条件获得的水轮机水头与试验结果吻合较好,流量结果可信度高。负荷变化过程中,无叶区压力脉动相对变化趋势与导叶运动规律一致,且幅值变化不大。导叶开始及停止运动,引起尾水管内的压力信号发生突变,并逐渐形成低频周期性压力脉动。涡带运动诱发的不稳定压力脉动,是转轮轴向水推力形成的主要原因。在导叶闭合过程中,强度较小的轴对称涡带首先沿轴向和径向拉伸,随后沿轴向收缩。导叶停止运动进入部分负荷工况,直涡结构进一步收缩,演变为细长状双螺旋结构,最后双螺旋涡结构合并成强度较高的单一螺旋状涡带。此外,水轮机负荷的减小使尾水管内出现回流,漩涡运动等不稳定现象。     

闸站合建枢纽导流墙体型及适宜长度

基于平面对称的闸站合建枢纽水力学模型试验,对导流墙附近水流流态、流速分布、特征断面流速不均匀系数、导流墙两侧水位差以及护坦压强脉动等水力参数的观察,对闸站结合部导流墙的体型及适宜长度进行了深入的探讨,认为导流墙墙顶应高出水面,并提出了导流墙合适长度的范围。