坎深和入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响的试验研究

采用水力学试验方法,对跌坎型底流消能工的水流流态、时均动水压力分布以及临底流速进行了分析.并对影响消力池水力特性的跌坎深度和水流入池角度进行了研究.研究表明跌坎型底流消能工能有效改善消力池内的水力学指标,但跌坎深度和水流入池角度对其影响较大.因此,如何确定消力池的跌坎高度和水流入池角度是进行消力池设计的关键.     

跌坎深度对跌坎型底流消能工水力特性影响的数值模拟分析

采用RNGk-ε双方程紊流模型进行数值模拟,就跌坎深度对跌坎型底流消能工水力特性的影响进行分析,并将模拟结果与模型试验观测值进行了对比,验证数学模型的可行性,为跌坎型底流消能工的设计提供参考.     

跌坎型底流消能工附壁射流区脉动压力特性的数值模拟

采用RNGk-ε模型与VOF模型对跌坎型底流消能工附壁射流区内底板的脉动压力特性进行数值模拟,分析了脉动压力在该区的时域、频域特征以及沿程变化情况.结果表明:从附壁射流区起点处脉动强度沿程增强,在该区0.3D处达到最大,后又沿程衰减,在附壁区终点处脉动几乎为0,通过对9种不同水力条件工况的研究,分析出跌坎深度、入池角度、入池能量对该区脉动压力的影响,为跌坎消能工附壁区脉动破坏研究和荷载计算提供一定的参考依据.     

洞塞消能工的脉动压力分析

对顺直、台阶及收缩式洞塞的脉动压力进行了测量和分析,并结合某工程导流洞改建洞塞泄洪洞项目,从脉动压力的角度分析了洞塞段的抗空化性能.结果表明:3种洞塞的脉动压力强度在距离洞塞进口0.1～0.3倍洞径处达到最大值,随后迅速衰减,在距离洞塞进口4倍洞径后趋于平稳;在相同的流速及相同的出口直径下,顺直洞塞的脉动压力均方根值最大,台阶洞塞次之,收缩洞塞最小;在脉动压力均方根最大处,3种洞塞的压力接近正态分布.对于收缩洞塞,采用6倍均方根计算最小压力是偏于安全的;在1:40的正态模型上实测了某洞塞泄洪洞的压力分布,结果表明,泄洪洞段的最小瞬时压力为3.4×9.8 kPa,发生空化的可能性很小.     

孔隙水压力条件下混凝土破坏机理与理论探讨

为了探究饱和混凝土在孔隙水压力下的破坏机理,本文在已有的研究基础上,通过理论分析孔隙水压力和当前孔隙率对饱和混凝土微裂纹的演化及宏观力学性能的影响,确定了真实水压力作用下混凝土的I、II型裂纹应力强度因子;复合型裂纹张拉破坏和剪切破坏的主导条件。并利用“YSL-200”型微机控制多通道轴压水压联合作用岩石-混凝土流变试验系统,基于饱和混凝土封闭孔隙水压力Pf和贯通孔隙水压力Pg间的压力梯度,从细观角度解释了混凝土在水环境下的破坏机理。结果表明：孔隙率的变化和Pf、Pg间的压力梯度都是混凝土材料细观破坏的重要原因之一;孔隙水压力下混凝土材料大都呈“X”型剪切破坏;水围压的存在可以提高饱和状态下混凝土的抗压强度。     

钢筋混凝土板冲切破坏机理的试验研究及冲切承载力计算

本文研究了钢筋混凝土板的冲切破坏机理。试验中采用了较先进的混凝土内部测试元件,对冲切破坏斜面上混凝土变形进行了量测。总结出破坏斜面上混凝土应变分布及裂缝的形成和发展规律;对比了普通混凝土与浮石轻骨料混凝土板冲切破坏的异同;建立了半经验-半理论冲切承载力计算公式。     

X形宽尾墩消能水力特性研究

宽尾墩与消力池联合消能通过在墩后纵向拉高水流增大掺气,在消力池入口附近水流交汇碰撞形成三元水跃,有效提高了联合消能率.其中X形宽尾墩由于其特殊的墩型设置,能进一步增大泄流能力,改善溢流面压强分布,调整消力池入流流态.采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值计算与模型试验...     

窄缝消能工脉动壁压的研究

本文通过试验,对平底无挑角的直线边墙窄缝消能工的脉动压力特性进行了研究,并得到如下一些成果: 1.窄缝消能工边墙的点脉动压强较小,一般只占其总水头的1%左右,画脉动压强约占其相应动水荷载的1.5%左右。对边墙的结构无大的影响。2.窄缝消能工边墙的脉动最优频率值较低,在良好的收缩体型中最优频率值一般在1赫以下,其脉动能量主要集中在极低范围内。面脉动最优频率值一般在0.1—0.3赫范围内。3.窄缝消能工边墙的脉动压力振幅概率分布符合正态概率曲线。     

旋流消能工内空腔旋流的数值模拟

为了克服试验研究的局限,揭示旋流消能工内部的流动特性,以公伯峡水平旋流泄洪洞为例,在原、模型试验研究的基础上,采用Realizablek-ε湍流模型对空腔旋流进行数值模拟.模拟结果表明,压强等值线沿径向大致以旋流空腔为中心的同心圆轴对称分布;旋流区和空腔内流速具有明显的分区特性,旋流区动能沿程由切向动能向轴向动能转变,并得到旋流角的印证;旋流空腔沿旋流洞轴向和径向均有变化;湍动能与湍动能耗散率的径向分布体现出水气交界面处水气混掺紊动、离心力引起壁面摩擦力的增加是空腔旋流具有较大消能率的原因.通过数值模拟与原、模型水力特性的对比分析可知,数值模拟能够客观地反映出空腔旋流内部的流场特性,成果可为旋流消能工内空腔旋流的研究应用提供参考.     

FRP筋混凝土梁斜截面破坏机理探讨

分析了集中荷载对称加载条件下FRP筋混凝土梁斜截面受力破坏过程、破坏形态,探讨了FRP筋混凝土梁斜截面的抗剪机理。采用统计分析的方法,在一定容量样本数据的基础上,研究了FRP筋混凝土梁斜截面承载力的计算。     

浅析水闸设计中影响消力池设计尺寸的关键因素

水闸消力池的深度和长度取决于水跃发生的形式和位置,而水跃的跃后水深和下游尾水位的相对关系决定水跃的形式,是影响消力池尺寸计算的关键因素。但在实际计算中,人们容易忽略水跃形式的判断,仅利用公式计算导致计算结果不准确。把握好这一关键因素,可以避免一些计算过程中的误区,对消力池的设计计算十分重要。     

消力池内辅助消能工对水跃消能效率的影响

对于中低水头径流式水电站,通常采用底流消能方式来消减过坝的水流能量,在消能的过程中消力池中水跃的形式、强弱以及辅助消能工的布置形式直接影响整个消力池的消能效率.通过模型试验,结合具体工程实例,探讨了消力池内布设辅助消能工后对水跃消能效率的影响,以及消能工的合理布置对于优化消力池结构的作用,研究辅助消能工的消能规律,为实际工程提供参考.     

钢闸门的腐蚀机理与防护办法

大中型水库溢洪道多采用钢闸口,它的腐蚀问题都不同程度存在,分析了钢闸门的腐蚀机理与防护办法。     

鹿马登水电站混凝土与岩体接触面抗剪特性研究

在鹿马登水电站工程枢纽区混凝土与岩体接触面抗剪强度试验的基础上,研究了不同正应力状态下片麻岩、变粒岩、石英片岩与混凝土接触面的剪切变形、破坏特征以及抗剪强度的影响因素,提出了混凝土与岩体接触面的抗剪强度建议值,建立并验证了混凝土与岩体接触面的抗剪强度模型．     

掺气分流墩与消力池联合应用消能机理分析与试验验证

采用附加射流水跃理论对掺气分流墩与消力池联合应用的消能机理进行了分析,并通过模型试验对理论分析及消能效率进行了验证.结果表明,采用掺气分流墩设施,可增进消力池的消能作用,并取得显著的经济效益,达到附加射流水跃理论所预期的效果.     

某节制闸工程泄流消能试验研究

某节制闸工程设计方案在低尾水位开启泄流时,消力池中产生远驱水跃,消能效果差,水流出池后余能较大,下游河道冲刷严重.针对节制闸消能设计存在的问题,通过模型试验进行修改方案试验研究.经过不同方案的对比,确定消力池深度由原来的1.0 m加深到1.8 m,池长保持不变,同时在消力池中设置一排高2.0 m的梯形消能墩.该修改方案较好地适应了节制闸低尾水位开启泄流时的水流条件,提高了低弗劳德数水跃消能效率,降低了跃后二级涌浪的强度,消能流态得到改善.修改方案已被工程设计单位采用.