溢流前缘长度变化对直角折线堰过流能力影响研究

在一定过流宽度下,直角折线堰的过流能力和侧堰位置(前堰长度)、侧堰长度直接相关,其实质是溢流前缘长度随堰顶水头增加而减小。基于试验研究成果,对一定堰高,不同侧堰位置(前堰长度)、侧堰长度的直角折线堰流量系数进行拟合分析,得到基于溢流前缘长度变化的流量系数计算公式,可为类似工程提供参考。该研究成果的应用不仅能够保证河道行洪能力,还能够产生较好的水景观。     

深筒式消力井消能效率研究

深筒式消力井属于管道出口消能方式的一种,适用于高水头、小流量的工况,其消能效率直接关系着输水管道工程的安全以及消能工程造价。为了研究深筒式消力井的消能效率,结合新疆克拉玛依"林纸一体化"工程中消力井原型,对方形深筒式消力井的消能效率进行了较系统的水力学模型试验研究,验证了深筒式消力井的消能效果。试验发现,深筒式消力井的消能率随流量的增大而增大,但当流量增大到一定程度时,消能率不再发生变化,而是趋近于某一恒定值。     

Z形薄壁堰过流能力试验

鉴于Z形堰的水流特性及过流能力尚未见到相关报道,为研究Z形堰的过流能力,采用概化水工模型,进行了6个堰型方案、12组流量的水工模型试验。结果表明,Z形堰的过流能力大于直线堰,且Z形堰的展宽比越大,流量扩大倍数越大;Z形堰的流量计算可采用通用的堰流公式,其综合流量系数与堰上水深、堰高、展长、前堰宽、后堰宽等因素有关,展宽比、前后堰宽比越大,流量系数越大;堰上水深与堰高之比越大,流量系数越小。利用试验数据给出了考虑堰上水深与堰高之比、展宽比、前后堰宽比等因素的Z形堰流量系数估算公式。     

小型水电站溢流跌井关键技术设计与应用

在山区河流梯级水电站开发中，溢流跌井应用较为普遍。通过党河芦草湾三级水电站溢流跌井的研究、设计及建设实践，对跌井进口水面漩涡的克服、深筒式消力井水力特性等关键技术进行了研究。     

虹吸管内气团流流型时过流能力计算

该文针对非驼峰式正虹吸管道进行了系列试验,量测了不同安装高度、不同水头差时管内呈现气团流流型时的过流能力和截面含气率。试验结果表明,气团流流型下虹吸管道过流能力随虹吸管安装高度的增大而减小,不能采用常规有压管流公式计算气团流流型时虹吸管过流能力。基于试验结果分析了影响气团流过流能力的因素,结果表明气体存在对流动沿程阻力系数影响不可忽略,过流能力计算时不能直接采用单一液相流动沿程阻力系数。不同安装高度时虹吸管内过流面积减小不是导致输水流量减小的唯一因素,除了考虑过流面积减小对过流量的影响外,还应考虑含气率大小引起的μ_0或λ变化对流量的影响。结合试验结果和数值分析,推导出适用于气团流流型下伪空化现象明显、安装高度不大于8 m的水平管段较长考虑含气率大小的虹吸管流量系数计算公式,修正和完善了有压管流过流能力计算公式,经检验公式计算误差小于±7%。     

台山发电厂一期工程1#、2#机组虹吸井水力试验研究

通过对台山发电厂一期工程1#、2#机组虹吸井的各种溢流堰堰型的过流能力及堰后水流流态的试验研究，对溢流堰堰型、堰上水头进行选择，优化虹吸井几何尺寸，求出堰顶作用水头H与过堰流量Q、下游水位Z的变化关系，提出工程量少、投资省、施工方便的虹吸井溢流堰布置方案，为电厂循环供水工程设计提供充分可靠的依据，对今后火力发电厂虹吸井溢流堰堰型的选择具有重要的参考价值。     

琴键堰增设护墙对泄流能力影响的模型试验研究

为探究在堰顶增设护墙以及护墙高度对琴键堰泄流能力的影响,通过模型试验对比分析了8种不同高度护墙琴键堰的泄流能力,并通过数值模拟对5种不同高度护墙琴键堰各溢流前缘的泄流量、水面形态以及流速分布等特征进行了分析。结果表明:相较于基础体型,增设护墙提高了进口和出口宫室的泄流效率和泄流量占比,提高了侧堰泄流量,减少了侧堰溢流碰撞,提高了水流下泄流速,从而提升了琴键堰的泄流能力;增设护墙高度为堰高的13%时,泄流能力提升最大,当相对水头 H/P<0.20、0.20相似文献   

深筒式消力井在煤窑沟水库中的运用

在煤窑沟水库建设过程中,灌溉洞消能采用了深筒式消力井,深筒式消力井具有消能效率高,占地少,投资少等特点。文中主要对深筒式消力井的设计进行了介绍,运行近2年,消能效果较好。     

虹吸井溢流堰跌水掺气浓度数值模拟探索研究

滨海电厂排水虹吸井溢流堰跌水掺气是造成受纳海域泡沫污染的重要因素之一,掌握虹吸井段跌水掺气浓度对研究排水消泡措施具有重要意义。鉴于掺气试验物理模型相似性、复杂水流条件下掺气浓度测量精度、模型试验周期和成本等问题,虹吸井物理模型试验具有一定的局限性。随着计算流体力学软件发展成熟,数值模拟方法逐渐成为研究复杂流动的有效工具,且可进行多方案分析计算,对物理模型试验具有指导、补充作用。本文采用FLUENT软件结合VOF模型与标准k-ε模型对虹吸井溢流堰跌水掺气问题进行了数值模拟。通过与物理模型试验结果的对比分析,显示有较好的拟合性。在此基础上,计算分析了虹吸井溢流堰下游不同过流量、不同潮水位和不同跌水高度的掺气浓度变化。计算结果证明此方法可在一定程度上反映掺气浓度的变化规律,并可为不同工程方案掺气程度对比研究提供依据。     

直立式溢流连拱坝综合流量系数试验研究

为了探讨溢流连拱坝的过流能力,以坝高和连拱坝拱数为参数,进行了5个拱数、3个坝高共15个方案的直立式连拱坝水工模型试验。结果表明:连拱坝的综合流量系数与连拱坝顶水深H、堰高P、连拱坝展长L、单拱宽w等因素有关。在河道宽度一定的条件下,连拱坝综合流量系数随流量的增大呈减小趋势,随拱数、H/P的增大而减小;连拱坝高度一定的情况下其随展高比L/P、宽高比w/P的增大而增大。利用试验数据,通过回归分析得到了考虑H/P、w/P、L/P等因素的连拱坝综合流量系数计算公式。     

琴键堰泄流能力影响因素与计算分析研究

近年来特大洪水和超标准洪水频繁发生,已建水利工程泄流能力不足问题日益突出。琴键堰在适当低水头条件下具有高效泄流效率。归纳了琴键堰主要结构参数对其泄流能力的影响及最佳取值,总结了琴键堰流态对泄流能力的影响,分析了琴键堰发生低水头行为的条件参数。通过对比现有琴键堰泄流能力估算公式,并结合国内外已有试验数据,采用遗传算法拟合推导了基于溢流堰轴线长度L、堰宽W、堰长B、堰高P、进出水宫室宽度比Wi/Wo及上下游倒悬长度比Bo/Bi流量系数计算式,整体误差小于6%。该式计算简单,适用于琴键堰整体泄流能力估算,可根据实际需求选取合适的估算公式。琴键堰主要结构参数的最佳取值及泄流能力的计算方法可为超标准洪水条件下泄流建筑物设计或改建提供估算依据。     

庙子头水电站两种堰型选择水闸断面模型试验研究

通过庙子头水电站两种堰型选择水闸断面模型试验研究 ,获得了宽顶堰与驼峰堰的泄流能力曲线和综合流量系数等试验成果。经综合比较分析表明 ,在平底泄水闸上做成较小的曲线型剖面堰型式的驼峰堰 ,可获得较宽顶堰大的流量系数 ,提高了泄水闸的泄流能力 ,从而可减少闸孔数目 ,节省开挖方量和投资     

堰闸隧洞的泄流能力计算公式商榷

泄流能力是决定泄水建筑物尺寸大小的关键性问题，虽有设计手册可供查算，但很多模型试验的结果与设计差距很大。同样，大孔径隧洞的泄流能力也常发生较大设计误差。本文从水力学基本原理追索计算公式的合理性，并以模型试验资料验证，说明有些公式应加修正，测流控制断面应加明确，消能流态及其水头损失均应加考虑。最后还给出了堰闸淹没泄流的流量系数表达式和大孔径隧洞泄洪流量的计算公式。     

综合式消力池坎高与池深组合消能计算方法

现有底流消能计算中,综合式消力池坎高与池深组合计算的传统试算法十分繁琐,特别是坎上淹没系数计算需多次反复查表试算。为解决这一问题,通过无量纲原理、数学推导及MatLab软件数值分析,给出了坎上淹没系数简洁的高精度解析计算式,并通过对比分析得到该解析计算式最大相对误差仅为0.405%;同时还给出了跃后共轭水深的高精度解析计算式。在考虑消力池深与消力坎的组合消能影响下,给出简洁的无量纲消力坎坎高的解析计算式,并通过MatLab软件给出了无量纲坎高随无量纲单宽流量、下游水深以及消力池池深之间的二维曲面关系图,依据大量数值计算成果,给出了最不利消能工况下的坎高极值计算式。最后通过2个实例计算对比,可见所提出的简洁算法精度高且方便快捷,为工程实际设计提供了参考。     

渐扩综合式消力池尾坎高度和作用力的计算

研究了渐扩综合式消力池深度、坎高和尾坎作用力的计算方法。根据水跃方程、堰流理论和前人对渐扩式消力池水跃长度、共轭水深和淹没系数的研究成果,分析渐扩综合式消力池的设计方法,根据动量方程研究尾坎的作用力。给出了渐扩综合式消力池深度、坎高和尾坎作用力的计算公式和计算步骤。提出的坎高和作用力的公式不仅适用于渐扩综合式消力池的设计,也适用于渐扩消力坎式消力池,计算方法新颖,过程简单,精度满足设计需求。     

不同上下游倒悬比琴键堰泄流特性试验研究

琴键堰是一种新型的迷宫堰,具有超强的泄流能力,受地形限制影响小等特点,被认为是目前解决水库泄流能力不足的有效方案之一。为了弄清楚琴键堰关键体型参数之一——上下游倒悬比(B_o/B_i)对其泄流能力的影响规律,在长16 m、宽0.5 m、深0.75 m的矩形钢化玻璃水槽中建立了三种不同上下游倒悬比的琴键堰模型并分别进行了19种不同流量工况下的过流试验,得到了对应工况时水面线的高清实拍照片和琴键堰的上下游水位等信息。结果表明:不同上下游倒悬比的琴键堰模型上的自由表面均呈现有随流量增大而由水平到弯曲再到大斜率倾斜的变化过程。对于B_o/B_i大于1的琴键堰模型,B_o/B_i越大,琴键堰的超泄比越大且泄流能力也越强。当B_o/B_i为2.5时,其泄流量最大比B_o/B_i=1时提高约16%。另外,通过量纲分析的方法,进一步拟合了含多参数、高精度的琴键堰泄流系数公式。     

墩头超长实用堰泄洪安全分析及模型试验验证——以缅甸DAPEIN(Ⅰ)水电站工程为例

以缅甸DAPEIN(Ⅰ)水电站工程为例,论述了将WES实用堰的闸墩墩头向上游超长延伸之后,对泄洪安全所造成的影响。针对WES实用堰流量系数、堰面动水压力容易受边界因子影响的特点,对设计断面的堰顶布置和墩头形状进行了优化。根据堰面空化数计算公式及水流特性推导出计算的关键部位,对空化数进行计算。采用几何比尺为1∶60的物理模型对溢流堰的泄流能力和堰面动水压力进行了试验测试。试验结果表明:溢流堰的模型试验泄流能力和设计泄流能力非常相近。堰面动水压力除工况2的B4测点出现了-1.2 k Pa的微小负压值外,其余堰面时均压强值均大于0。从而,在泄流能力和堰面动水压力两方面都验证了这种设计方案的合理性。该工程所遇到的结构布置问题在中低溢流坝工程中属常见问题,解决思路可为今后类似工程建设借鉴参考。     

挑流水垫塘坎尾壅水特性研究

挑流水垫塘(消力池)尾坎的壅水特性,对尾坎选型有重要的影响。通过模型试验实测和堰流计算的对比分析,对非淹没和淹没过流状态下尾坎壅水特性进行了研究。研究发现,受水垫塘(消力池)内的水流紊动影响,一般实际工程中尾坎高度可能偏小,因此,选择尾坎高度时需要在堰流计算的基础上适当加高。非淹没过流状态下,当泄洪流量相对较小时,尾坎高度可直接由堰流计算壅水曲线确定;随着泄洪流量的增加,水流紊动对尾坎壅水高度的影响也越来越大,尾坎的实际壅水高度与堰流计算值之间的差值逐渐增大,最高可达16.64%。淹没过流状态下,随泄洪流量的增加,水流紊动对尾坎壅水高度的影响越来越小,尾坎的实际壅水高度与堰流计算值之间的差值也逐渐减小,最小仅为7.43%。