溢洪道出口斜切型挑坎挑射水舌三维数值模拟

采用RNGk-ε紊流模型与VOF方法对溢洪道斜切型挑坎挑射水舌进行了水气二相流三维数值模拟。计算得到了空中水舌形态、水舌挑距、水舌入水角度及入水速度,模拟结果与模型试验和理论计算结果吻合良好,分析了空中水舌及水舌入水区域的流场、水舌入水位置、紊动能κ和紊动能耗散率ε的分布规律以及提高水舌数值模拟精度的措施。论文研究结果表明本数值模拟方法对类似工程基本可以代替模型试验,从而提高研究效率,并为工程优化设计及运行提供科学依据。     

带差动挑坎的溢洪道流场三维数值模拟

采用RNGκ-ε紊流模型和VOF方法对某工程带差动型挑坎的溢洪道流场进行了三维数值模拟研究,详细描述了差动坎处的流速、压强等水力参数的分布规律,得出了高低坎挑射水舌的挑距、入水角。将部分结果与试验对比,符合良好,验证了数值模拟是准确可靠的,可作为模型试验的有益补充,为挑坎设计提供重要的参考依据。     

泄洪洞窄缝燕尾组合挑坎试验研究

采用物理模型试验的方法,在综合考虑燕尾挑坎、窄缝挑坎2种消能工各自特点的基础上,针对长河坝水电站2^#泄洪洞挑流水舌所必须达到的挑射效果,进行了窄缝燕尾新型组合挑坎的试验研究。从挑坎内部水流流态、出挑水舌形态以及下游消能防冲效果3个方面进行了燕尾挑坎、窄缝挑坎以及新型组合挑坎之间的对比试验。研究结果表明新型的组合体型兼有燕尾挑坎与窄缝挑坎的优点,它在改善坎内水流流态、水舌形态、减轻下游河道冲刷方面起到了重要作用,同时也满足2^#泄洪洞出挑水舌的限制要求。试验的研究成果可供类似工程参考。     

某工程泄洪洞挑坎体型优化试验

针对某工程水舌入水集中的问题,通过多次优化调整,分别对斜切坎和燕尾坎进行了优化试验和对比分析。通过增大水舌入水范围来降低下游河床的冲刷破坏并保证挑坎末端的护坦不受冲,同时兼顾河道两岸的防护范围和工程量,最终得到了推荐方案,优化过程和思路可供类似工程借鉴。     

燕尾坎在忠玉水电站高拱坝表孔上应用研究

为了探究燕尾坎是否可应用于高拱坝表孔,采用1∶80整体水工模型和三维湍流数值计算方法对燕尾坎在忠玉水电站高拱坝表孔上的适用性问题开展了研究,获得了典型工况下燕尾坎挑流水舌形态,并对比了常规连续挑坎与燕尾坎挑坎内的水流形态和流速分布。来流条件相同时,下泄水流经过燕尾坎镂空开口时,在重力作用下铅直方向流速变大。燕尾坎挑坎出口断面水平方向流速值略小于常规挑坎,但铅直向下流速值是常规挑坎的3—5倍。水舌的最近挑距大幅减小,最远挑距略有减小,纵向长度变大,从而形成纵向拉伸水舌。忠玉水电站拱坝表孔采用燕尾坎挑流,可在纵向拉长水舌,避免集中入水;通过调整开口范围和宽度做到下泄流量沿入水范围均匀分布,从而大幅降低水垫塘冲击压强。     

某工程溢洪道挑流鼻坎的模型试验

以某工程溢洪道挑流鼻坎为研究对象,采用物理模型试验的研究方法,以同等工况为试验研究前提,不同挑流鼻坎形态为研究方向。经试验得出不同鼻坎体型对应消力池下游水流流态、水流挑距、河床入射水流形态及河床冲刷形态。观测分析对比,得到适用于该工程实际的溢洪道鼻坎体型。     

太湖水库溢洪道挑流鼻坎优化设计研究

该文阐述了通过对太湖水库溢洪道进行模型试验,复核原设计方案的合理性,并提出优化设计方案.由模型试验结果可知溢洪道泄流能力满足设计要求,但鼻坎挑流挑距过短,水舌空中消能不充分,冲坑尺寸大,对下游产生严重冲刷.通过对挑流鼻坎挑角、反弧半径等体型优化设计,挑流形态明显改善,坝体及岸坡稳定不受影响,说明设计合理,对类似工程有一定借鉴意义.     

阿拉沟水库溢洪道挑流体型结构优化试验研究

水利枢纽工程经常由于地质条件的原因在工程布置方面受到限制。针对阿拉沟水库溢洪道下泄水流经挑流鼻坎挑射至下游河床及拟人工开挖山体的海漫平台所造成的冲刷和产生的雾化问题,通过多方案的挑流体型结构优化试验研究,获得了适合工程实际的异型挑流鼻坎结构,较好地解决了溢洪道下游消能段的防冲及雾化等问题。     

Y型窄缝挑坎在水电站导流泄洪洞中的应用

针对出口位于特别狭窄的河谷导流泄洪洞而言,选择合适的鼻坎形式非常重要。本文在分析各种挑流鼻坎体型及其适应范围的基础上,提出一种Y型窄缝挑流挑坎形式,并借助某水电站泄洪导流洞的模型试验研究资料,对该体型的水舌形式进行研究。结果表明:泄洪导流洞出口采用Y型窄缝挑流鼻坎后,既能在各种工况下都形成纵向拉开水舌,又能满足工作水头变幅巨大的运行要求,且导流期和永久泄洪期采用同一挑坎,无须改建。     

窄缝挑坎水面线及水舌挑距的试验研究

考虑到窄缝收缩段的急流水力特性,在试验分析的基础上,提出了计算窄缝挑坎水面线的简化方法。同时通过对窄缝挑坎射流特性的分析,本文给出了确定窄缝挑流水舌挑距的估算方法。     

溢洪道出口挑流鼻坎体型优化设计研究

KLBL水电站溢洪道出口挑流鼻坎,原设计方案采用单曲挑坎形式,经试验验证下泄流量不满足设计过流能力,严重影响了溢洪道的安全运行。笔者在理论计算的基础上,结合水工模型试验,对溢洪道挑坎体型进行了改进优化,提出采用双曲扩散挑流鼻坎体型,通过模型试验分析,说明设计合理。     

柱面反弧形斜挑坎在溢洪道除险加固工程中的应用

针对高崖水库溢洪道的地质地貌现状,结合水工模型试验结果,分析了挑流鼻坎斜坎在高崖水库泄水时的应用,不仅节省了投资,提高了溢洪道的可靠度,又为新技术在水利工程中的应用和推广积累了经验.     

高重力坝挑坎体型及水力特性对比

基于水工模型试验方法,利用几何比尺为60的黄河古贤水利枢纽水工模型,研究了连续式、窄缝式、差动式、燕尾式、直边窄缝燕尾式及曲面窄缝燕尾式共6种体型挑坎的水舌特性及水垫塘底板的压强特性。结果表明:连续式挑坎水舌呈连续且集中的形态;当挑角为30°时,窄缝式挑坎并未呈现纵向拉伸的水舌形态,内外缘挑距大,入水宽度小,冲击压强与脉动强度较大;差动式挑坎水舌呈现分层分股的形态特征,入水宽度变大,冲击压强与脉动强度减小;燕尾式挑坎水舌纵向呈扫帚状,水舌面积增大,在空中扩散、掺气、摩擦消散充分,入水宽度大大增加,沿程时均压强未出现冲击压强且脉动强度最大值比连续式、窄缝式及差动式挑坎分别降低59.5%、69.8%和39.4%;曲面窄缝燕尾式挑坎横向收缩与纵向拉伸效果比直边窄缝燕尾式挑坎好,且横向收缩有利于近坝区水体紊动及削弱二道坝区水体紊动;燕尾式挑坎有利于水垫塘底板稳定和下游消能防冲,对于类似高重力坝挑坎体型选择具有一定参考价值。     

龙开口水电站挑坎体型优化试验研究

龙开口水电站有泄流量大、主河床狭窄等特点,对于这类工程泄洪消能尤为重要.为了解决水工模型第一试验阶段挑流消能不充分、闸墩出口流态紊乱的问题,进行了溢流坝段的水工单体模型试验,对连续坎、差动坎、窄缝坎以及差动坎和舌形坎、窄缝坎和舌形坎、窄缝坎和连续坎的结合运用等多个挑坎体型进行了冲刷试验,从而选择适用于龙开口水电站这类泄流量大、主河床狭窄电站的溢流堰挑流鼻坎形式.     

七礤水库溢洪道重建工程挑坎设计优化

通过对七礤水库溢洪道重建工程挑流鼻坎选型的设计比较,在水工模型试验成果的基础上,结合工程的实际条件,采用了差动式挑流鼻坎,增大了挑射水流的消能率,明显减轻了下游河床的冲刷程度,确保了工程的安全运行。     

铅厂水电站泄洪冲沙底孔出口挑坎设计

铅厂电站泄洪冲沙底孔消能设计中采用挑流消能方式,底孔布置在左岸岸边位置处,由于河道地形狭窄,轴线方向与河岸斜交,给河道岸坡安全带来威胁.经过比较,采用扭曲式挑坎挑流消能的方案,使挑射水流在顺水流方向向右岸分散,改善了均匀挑坎水舌集中靠近左岸的缺点,增加了水流的消能效果.     

溢洪道掺气设施和挑坎体型模型试验

对拟建的LZP水库溢洪道进行水工模型试验研究,结果表明:原方案中掺气槽的设计位置不佳,致使水流无法进行充分调整、掺气保护长度不能被充分利用;原设计挑坎体型欠妥,由于溢洪道出口位置河道狭窄且溢洪道轴线与河道夹角过大,出射水舌对河道右岸有严重冲刷现象。针对以上工程问题,提出上移掺气槽与底板镂空异形挑坎两个方案,并分别进行优化试验,研究结果证明:底板镂空异形挑坎方案对出射水舌的纵向拉伸效果较好,避开了右岸边坡且水流流态也更趋稳定;调整后的掺气槽布置位置合适,空腔形成良好,能够充分发挥功效。     

溢洪道挑流鼻坎水气二相流数值模拟研究

针对某溢洪道挑流消能存在的问题,采用VOF方法、立方体网格和k-ε紊流模型对溢洪道整体水力特性进行了三维数值模拟,对挑射水流流态、水舌掺气、水垫塘底板压强、下游河道流速等方面进行了分析。将某溢洪道由原高低式挑流鼻坎修改为差动式后,增大了下泄水流入水范围,提高了挑流消能的消能效率,减小了水垫塘底板压强,降低了下游河道水流流速。优化方案数值模拟结果得到了模型试验结果的验证。     

窄缝挑坎体型选择

窄缝挑坎体型选择,包括确定侧墙的曲线形式、收缩比或收缩率(或侧收缩角)、侧墙高度、窄缝出口断面形式等参数。窄缝式挑流问题在国内外都进行了研究,获得的一些研究经验,应用在工程实际中取得了明显的效果。     

那新水电站溢洪道出口挑坎结构形式的试验研究

广西那新水电站河岸式溢洪道轴线与下游河道斜交、河床狭窄,增加了消能防冲设计难度.针对溢洪道出口原设计方案挑射水流较集中,部分水流落在坎后岸坡上,危害岸坡及挑坎安全的现状,经水工模型试验修改,最终提出"双向扩散斜鼻坎 内转式右边墙 挑坎段分流导向墩"的消能工结构型式,使出坎水流顺河向扩散,在空间形成近似"ш"字形水舌,强化了水流在空中消能与掺气,改善下游流态及确保岸坡安全,取得明显效果.