多级孔板消能泄洪洞设计初探

多级孔板消能泄洪洞是在小浪底水利枢纽工程设计过程中提出的一种全新的消能工,鉴于国内外大型工程中尚无实践经验,经批准在碧口水电厂排沙洞内进行孔板消能的原型试验,任务主要是了解孔板的消能特性、水流空化及脉动情况、振动情况、孔板孔缘的保护措施和施工经验。试验取得了圆满成功,为多级孔板消能泄洪洞的设计积累了丰富的经验,也为小浪底工程将导流洞改建为永久孔板泄洪洞打下了坚实的基础。     

孔板泄洪洞水流三维数值模拟研究

采用k-ε紊流模型模拟小浪底水电站9#孔板泄洪洞三维水流运动,利用试验资料对其计算结果进行了验证,数值模拟结果与原型试验数据吻合性良好.通过对数值模拟结果的分析,获得了流速、压力和紊动能等水力要素的分布规律,发现三者均在孔板附近剧烈变化,详细地反映出孔板泄洪洞的消能特性.数值模拟结果表明用k-ε紊流模型来研究孔板消能的水力特性是可行的,可以与物理模型并用,需更为深入研究内部机理和消能特点,为孔板泄洪洞的应用提供可靠的参考依据.     

多级消能孔板的数值优化设计方法

多级消能孔板是一种新型消能工,在管道或泄洪洞内设置多级孔板,使水流经过多次突然收缩和扩散,形成强烈旋涡和紊动,是消杀能量,降低水头的有效而经济的手段,本文采用改进的 k—ε湍流模型对消能孔板进行数值模拟,探讨多级消能孔板的泄洪洞水力学特性和消能机理,结合极值搜索方法求解最优化的孔板体型及空间布置方案的初试结果,并将结果与前人的工作进行比较,可以看出本文的结论是合理的,且该方法具有经济、简捷的特点。     

导流洞改建有压突扩泄洪洞研究

龙抬头式泄洪洞是中低水头水电站导流洞改建泄洪洞的常用方式,但其应用受到地形地质条件限制.为解决狭窄河谷地区中低水头导流洞改建泄洪洞的布置和消能问题,通过模型实验和数值模拟并结合具体工程实际,因地制宜的提出有压突扩泄洪洞这种新型式的导流洞改建泄洪洞布置方式.研究结果表明这种方式改建的泄洪洞具有如下特点:水流直接由有压流向无压明渠流转换,流态简单,有压消能和无压消能相结合;平面上洞轴线方向可以根据地形、地质和施工条件灵活选择;工作闸门可以灵活布置;结构简单、施工方便、造价低等.这种方式改建的泄洪洞可用于中低水头大流量泄洪工程,具有较高的推广应用价值.     

涡流式竖井溢洪道研究述评

近几年国内许多单位开展了溢洪道内消能工的研究，内容包括孔板消能工、空腔消能工、阶梯消能工、同轴反向内消能工、单向涡旋内消能工等．对涡流式竖井消能工的研究也比较集中，其所具有的良好的水力特性和消能效果受到工程界的重视．传统的泄流方式在高水头、大流量、高流速运行条件下，会受到空化空蚀及流动失稳等问题的困扰，修建涡流式竖井泄洪洞是解决上述难点的有效方法之一．由于它的综合消能率在５０％以上，能有效地降低洞内流速，因而选用涡流式竖井溢洪道不失为将导流洞改建成泄洪洞或单独修建泄洪洞的较佳选择．     

高坝施工导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的水力特性研究

为了研究旋流式竖井泄洪洞的水力特性,结合某水利枢纽施工导流洞改建为旋流竖井泄洪洞水工模型试验的部分研究成果,通过大量的优化试验研究,分析了竖井涡流消能工况的流态、压力分布、流速分布、消能率等水力特性.试验研究结果表明,这种旋流竖井式泄洪洞消能效率可达88%以上,涡室与竖井的水流流态比较平顺,压力分布合理.所得结论为旋流竖井泄洪洞的设计提供了依据,可为类似工程参考.     

洞塞泄洪洞的3维数值模拟研究

为解决高水头、大流量、出口尾水位低导流洞改建洞塞泄洪洞的布置和消能问题,提出了"垂直洞塞+压坡洞塞+水平洞塞组"这种新型的洞塞布置和消能形式,并采用RNGk-ε双方程模型和VOF方法,对采用该种新型洞塞布置形式的洞塞泄洪洞的流场进行了3维紊流数值模拟,得到了压强、流速、消能率等重要水力特性的分布规律,且将部分计算结果与试验结果进行对比分析,结果吻合良好,验证了采用该数值方法计算强紊动、强剪切射流以及大尺度漩涡流动的可行性.同时,研究结果也表明,某水电站非常泄洪洞采用"垂直洞塞+压坡洞塞+水平洞塞组"的消能模式消能,洞内能形成较强的紊动,消能效果好,满足工程要求.     

竖井旋流式泄洪洞水力特性试验研究

围绕着流态、泄流能力、压力分布以及各段消能率等水力特性对具有抛物线式引水道的竖井旋流式泄洪洞进行了试验研究,结果表明:流态、泄流能力、压力分布均能满足要求,且总消能率达到90%,具备了作为导流洞改建体型的条件.     

淹没型旋流竖井泄洪洞流态过渡的数值模拟研究

旋流竖井泄洪洞的工程技术难题之一是：高尾水位淹没出流时的泄洪洞排气难, 出口易发生气爆。对此,本文采用数值模拟的方法,结合某泄洪洞工程开展了相关的研究,获得了各个流段不同的水流流态、流速、压强以及消能率的沿程分布和特性,计算结果与实验结果符合良好。分析了水流由强紊动掺气状态过渡到有压流动状态的转换机制及其对结构的影响,研究表明,泄洪洞内水平段可分为掺混消能区、气泡逸出区、气体排出区和平稳流动区,其中掺混消能区是消杀能量的主要区域,该新型旋流竖井泄洪洞在淹没条件下,气体能够顺利排出,流态转换平顺,压强分布平稳,可为类似工程参考。     

多级孔板消能效率初探

本文对孔板消能形式，通过系列试验研究，确定出较为理想的孔板孔口形状及各种异形孔板串联消能的最佳组合，对孔板消能提出了新论点。     

大流量水电站表孔泄洪消能体型试验

大流量水电站的消能设计历来都是非常复杂和困难的.在1:60溢流坝表、中泄水孔断面模型上对密松水电站泄水建筑物的布置方案进行了泄流能力、流速流态、压力分布等相关水力学问题的试验研究,并通过10多个方案的比较优化,提出了基本可行的泄水建筑物体型和消力池型式.研究成果表明:表孔取消宽尾墩,采用跌坎式消力池方案,可有效降低底流消能时的池底板流速,同时消除宽尾墩形成的水翅击打两侧导墙现象,达到了较满意的消能效果.试验成果对该工程设计提供了较好的参考方案,并对类似工程有很好的启发借鉴作用.     

多孔配水管孔口出流量变化实验研究

运用水力学原理,对多孔配水管孔口出流量公式的孔口作用水头、孔口流量系数及沿程孔口出流量的变化问题进行了理论分析和试验验证.研究表明,孔口作用水头应为总水头,其值沿程逐渐减小;多孔配水管孔口流量系数是一个变量,其值沿程逐渐增大,因而使多孔配水管孔口沿程出流量逐渐增大.     

Multi-stage and multi-orifice throttling analysis for thermal power generating sets

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｒｅｗａｓｌｉｔｔｌｅｄｅｔａｉｌｅｄｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓａｂｏｕｔａｎａｌｙ ｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌｔｉ ｇｒａｄｅａｎｄｍｕｌｔｉ ｈｏｌｅｆｌｕｉｄｆｉｅｌｄｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｌｉｑｕｉｄｉｎｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ .Ｍｕｌｔｉ ｈｏｌｅｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｉｓｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｉｎｔｏｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｆｌｏｗｉｎ[1] .Ａｕｔｈｏｒｓｒｅｃｅｎｔｌｙｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄａｍｉｓｔａｋｅｉｎｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｔｈｅ…     

三心拱形巷道调节风窗面积计算公式的误差分析和校正

本文对调节风窗面积计算公式进行了分析。实验研究证明，利用现有理论调节风窗面积计算公式求算调节风窗面积时误差较大，而误差与巷道的几何形状等因素有关。当利用现有理论调节风窗面积计算公式求算梯形巷道调节风窗面积时的误差比三心拱形巷道时的误差大，根据实验研究结果，提出了在三心拱形巷道安设调节风窗时的理论公式校正系数和校正公式。     

高坝枢纽泄洪消能建筑物智能巡检与安全评价理论方法和技术研究展望

西南高坝枢纽众多,高拱坝泄洪孔口及水垫塘等泄洪消能建筑物的定期巡检与安全评价已成为保障工程安全运行的关键。受制于西南河流含沙水体、水下附着淤积等复杂苛刻检测条件,对高速水流与过流面损伤的耦合机制认识不清,缺乏损伤检测、评价的理论方法和技术手段等问题,高效精准巡检和科学全面评价仍存在诸多困难。针对西南高坝枢纽泄洪消能建筑物运行期面临的结构安全问题,系统开展高拱坝泄洪孔口及水垫塘过流面的磨蚀、裂缝等典型损伤特征及演变规律、损伤智能识别及结构安全风险评价等问题研究,揭示高速水流作用下过流面耦合损伤演变机理,突破适用于孔口及水垫塘等复杂环境的自适应智能巡检方法,研发多维感知信息的损伤智能分类与量化关键技术,并构建“巡检-监测-模拟”多源数据融合的泄洪消能结构安全分析与评价模型,并以大渡河大岗山水电站为典型案例,对智能巡检方法和评价模型进行应用验证,以期为高坝运行安全和损伤防控提供切实的理论和技术方法。     

阻抗式调压室水位小波动稳定性研究

针对阻抗式调压室水位波动时底部水流的流态特性,分析了小波动情况下阻抗损失的变化规律,认为按阻抗损失与速度的一次方成比例来考虑阻抗作用较为合理．将其引入基本方程式中进行稳定性分析后,推导出阻抗式调压室水位在小波动情况下的稳定条件及临界稳定断面计算公式．结果表明,选择适当大小的阻抗型式,有助于提高调压室水位小波动的稳定性,相应的调压室临界稳定断面将小于托马临界稳定断面     

孔板流量系数k值的数理统计法

以孔板φ８０ｍｍ测流中１０组孔板流量ｑｖ和孔板差压随机数据为例，用数理统计法证明孔板流量呈正态分布；导出孔板流量系数ｋ值一般计算方法；最后证明孔板流量ｑｖ和孔板差压线性回归效果极显著．     

泄洪洞龙抬头段设置孔板的试验研究

通过在龙抬头上两个平直段部位（上弯段与斜向直线段）分别设置孔板及偏心孔板，进行流态、压力、流速等项观测，并对消能系数和水流空化数做分析计算，从而论证了龙抬头上不适宜设置孔板的初步结论。