窄缝挑坎消能工几个水力参数试验研究

窄缝挑坎消能工以其消能效果显著被广泛运用于高坝建设中,通过建立概化物理模型对窄缝挑坎消能工几个典型水力参数进行模拟研究,根据工程经验分别选取收缩断面前不同来流条件,不同收缩比、挑坎挑角的窄缝体型,共计9组36种试验工况来进行系列模型试验,分析总结其变化影响规律,研究成果可为窄缝挑坎消能工优化设计和进一步深化研究提供理论支持。     

一种新型非对称转向收缩差动式挑坎设计

随着坝工建设的快速发展,泄洪消能技术有不少新的进展,其中挑流消能发展很快。泄水建筑物采用挑流消能方式的关键在于选择适宜的挑坎体型,常规的连续坎、差动坎、斜挑坎、扭曲坎等挑坎体型适用范围和效果均有一定的局限性,有时还不能解决某些工程泄水遇到的实际问题。根据某在建工程的特点,研究提出了一种新型非对称转向收缩差动式挑坎,以适应工程地形地质条件、枢纽布置和泄水建筑物的运行要求。     

高扩散低收缩差动坎气蚀问题初探

高扩散低收缩差动式挑坎流态复杂,存在多个大曲率水气交界面,为多股混掺水流.该文采用k～ε双方程紊流模型,对不同收缩比、挑角差情况下的高扩散低收缩差动式挑坎进行了三维数值模拟,研究收缩比及挑角差对低坎侧墙压力分布的影响,初步探讨侧墙的空化空蚀问题.结果表明:挑坎采用较小的收缩比及挑角差,侧壁产生负压的可能性越小,从而发生...     

基于降雨分析的窄缝挑坎消能工水翅特性研究

通过建立窄缝挑坎消能工物理模型,模拟研究出射水流的激溅水翅问题。通过调整窄缝挑坎体型参数( 弗氏数Fr、收缩比 β、挑角 θ)以获得不同出射水流条件,进行对比试验分析水翅的成因及其引起的降雨量区域强度变化趋势,甄别影响水翅形成及其强弱变化的主要水力参数,总结其变化规律。研究表明,窄缝消能工水舌的外缘挑距和入水长度均会随着弗汝德数Fr的增加而增大,挑坎下游典型区域的雨量分布亦随之发生变化;随着窄缝收缩角的增大,急流冲击波波角逐渐变小,水翅向岸边扩散的角度变小,冲击波交汇点距离窄缝出口更近,降雨向岸边扩散的范围也逐渐变小;此外收缩比与水舌外缘挑距和入水长度变化成反比。本研究成果可进一步加深对窄缝挑坎消能工水力特性尤其是水翅形成机理的认知,为工程实践提供优化依据。     

挑流消能工研究现状及其应用

挑流消能在我国水利工程建设中具有广泛的应用,尤其是近年随着我国水电建设事业向西南地区转移,结合当地高山峡谷、大流量、高水头等突出特点,水电工作者们对挑流消能工体型进行了大量的研究工作,已经由传统的连续式挑坎、差动式挑坎发展出了宽尾墩、窄缝、扭曲斜切坎以及燕尾坎等多种表现优异的新型挑坎,其中尤以燕尾坎的出现大幅提升了我国挑流消能工的研究水平,为我国挑流消能领域的发展以及工程建设做出了不可多得的贡献。     

窄缝式消能工在高坝消能中的应用与发展综述

介绍了国内外对窄缝式消能工挑流的应用情况，叙述了其水力特性及体型参数的选择，并与等宽挑坎的消能效果进行了比较。实践证明，窄缝式挑坎消能工能获得良好的消能防冲效果。     

窄缝式消能工的水力特性及其体型研究

研究窄缝坎挑流的水流特性、消能要求及其体型参数的选择 .窄缝使水舌出流挑角增大 ,水舌纵向拉开 ,形成水流变形耗能 ,且加剧了水流紊动、水舌破碎而掺气的耗能 ,使消能效果增加 ,冲刷减少 .提供了不同收缩比与水舌出流挑角变化关系的试验成果及水舌纵向拉开值的估算公式 .     

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。     

溢洪道差动式挑坎水力特性分析和计算探讨

溢洪道差动式挑流鼻坎可增大其挑射水舌的扩散、碰撞、掺气和消能率,从而减轻下游河床的冲刷。目前对差动式挑坎水力特性研究成果仍较少,给工程设计带来极为不便。在现有的文献和成果总结和分析的基础上,开展了差动式挑坎下游河床冲刷特性的试验研究,对差动式挑坎段的水面线、挑射水舌挑距及其下游河床冲刷特性和计算方法进行探讨,并进一步补充了差动式挑坎下游冲刷影响系数与其体型和泄流水力参数的关系。研究成果与水力模型试验结果较吻合,可供类似工程设计和运行参考。     

窄缝式挑坎强化消能与体型问题研究

窄缝式挑流鼻坎是适用于狭谷高坝大流量泄洪的新型消能工。本文在总结窄缝式挑流消能工应用现状和消能特性的基础上，对窄缝式挑坎的体型进行了初步研究。就满足窄缝流态、消能效果好且经济合理的体型，提出了设计计算的初步方法。     

鼻坎挑流消能工的新发展述评

挑流消能在国内外泄水建筑中得到广泛应用，近年来，我国在高坝建设中，结合特有的高山，峡谷，大流量，高水头复杂的自然条件，对泄洪消能作了新的布置，挑流鼻坎体型的运用，研究和发展，已由简单单弧实体或差动式，对撞式趋向多样化，按其减轻冲刷的作用可作归纳为“纵向拉开，左右扩散，错开落点，导向防冲”。提出了宽尾墩、大差动挑坎、窄缝挑坎，各种扩散扭曲斜挑坎等新体型，并已在实践中获得较好的消能效果。     

一种新型舌瓣鼻坎消能工的应用研究

为了解决大石涧水库碾压混凝土重力坝消能区河床集中冲刷问题,结合连续式和差动式挑流鼻坎体形的优点研究提出了一种新型舌瓣型鼻坎消能工,采用物理模型试验和基于Flow-3D的数值模拟研究方法对该新型挑流鼻坎进行了设计方案优化。研究结果表明:该新型消能工可使水流纵向展开、横向扩散,水舌在空中能够充分掺气碰撞消耗其能量,避免水舌集中冲刷河床;可通过调整舌瓣半径改变水流流态及其出流落点,使该新型消能工达到较好的消能防冲效果。     

窄缝挑坎水翅轨迹及降雨特性研究

窄缝挑坎因边墙收缩形成的水翅击打岸坡,可能会对岸坡稳定构成威胁,而相关研究鲜见报道。为了揭示该消能工水翅运动规律及其形成的降雨强度在下游临岸侧的分布特性,通过建立系列物理模型,开展了窄缝挑坎收缩比和挑角与水翅特性间关系研究。结果表明:随着收缩比减小,水翅被抛射得越高,次生水翅引起的降雨分布区域位置上移、范围增大;随着挑角减小,水翅顺水流向运动轨迹变化不大,但横向扩散加剧导致降雨横向分布范围增大。在此基础上提出了次生水翅横向扩散系数的概念,可用于预测不同挑坎体型下次生水翅引起下游降雨范围的形状特征。该成果可丰富窄缝挑坎研究内容,扩大研究范围,并为其体型设计提供更全面的理论依据。     

差动式挑流消能挑距分析

差动式挑坎引导水舌在空中的运动曲线并不是理想的抛物轨迹,差动式挑坎的齿、槽分布使水舌充分掺气,因此浮力影响不能忽略;水舌在经过差动挑坎后,纵向扩散比较大,因此空气阻力也不能忽略。从理想的抛体公式出发,结合差动式挑坎的特殊体型,在差动式挑流消能挑距的计算中考虑空气阻力和浮力影响因素,可得到更接近于实际情况的挑距。     

乐昌峡水电站溢流坝消能方案试验研究

乐昌峡水电站溢流坝具有泄流落差和单宽流量较大、下游河道狭窄等特点,溢流坝的消能问题较突出.通过水工模型试验研究,对溢流坝挑流消能工布置和体型进行比较,推荐溢流坝采用反弧段一体的扩散式梯形差动式挑流鼻坎的消能方案,妥善解决了溢流坝消能问题.     

非对称窄缝挑坎水力特性研究

非对称窄缝挑坎是针对山区弯曲河道泄洪消能的一种新型消能工。基于水力学模型试验研究了偏转角为0°~10°非对称窄缝的水力学特性,重点分析了挑流段水面线特性、边墙压力分布、挑距及入水范围。模型试验上游来流采用有压装置生成,参照规范建议值选定了窄缝消能工模型的收缩比、挑角等参数。试验结果表明:弗劳德数Fr与非对称偏转角对挑流水面线、边墙荷载、挑距有较大影响。非对称窄缝挑坎可以有效地使挑流发生转向,相比对称窄缝挑坎,在相近的流量下非对称窄缝水舌扩散更为均匀,从而有效减弱了水舌对两岸的冲刷,减小了水舌对河床的冲击力度。     

高坝挑流消能工的新发展

挑流消能在国内外泄水建筑物中得到了广泛应用。近年来我国在高坝建设中，结合特有的高山、峡谷、大流量，高水头复杂的自然条件，对泄洪消能的布置，挑流鼻坎体型的运行进行了研究，已由简单单弧实体或差动式，对擅式趋向多样性，按其减轻冲刷的作用可归纳为“纵向拉开，左右扩散，错开落点，导向防冲”提出了宽尾墩，大差动挑坎，窄缝挑坎，各和散扭曲斜挑坎等新体型。并在实践中获得了较好的消能效果。     

窄缝消能工水翅扩散降雨特性试验研究

窄缝消能工冲击波水翅扩散降雨对岸坡稳定及岸上建筑物的安全运行构成威胁。采用水工模型试验方法,研究窄缝消能工在不同来流Fr数、收缩比及底板挑角等参数条件下的水翅横向扩散降雨特性,揭示了不同参数对降雨区域形态及降雨强度分布的影响规律。研究结果表明,水翅降雨区域形态对窄缝底板挑角变化较为敏感,水翅产生雨强递减速率随着收缩比增大而增大,随着底板挑角增加(-10°~0°)而增大;最大降雨强度位置距窄缝出口纵向距离随着Fr数增加而增大。试验参数值选取范围主要考虑的是工程常用范围,可为深入研究窄缝消能工急流冲击波与水翅扩散问题提供参考。     

差动式挑流鼻坎反弧段三维建模研究

为研究差动式挑流鼻坎体型参数对其水力特性的影响,文章首先用Gambit软件对较为简单的连续式挑坎建模,然后对差动式挑坎进行三维建模,上述目标均可完成从二维图纸到三维模型的建立。研究发现适合CAD图纸中预先对曲线构成的反弧段进行调整,然后再对高低挑坎逐个拉伸建模。并且此种建模方式有利于数值模拟计算区域闭合,便于高低坎挑角、反弧半径等体型参数的调整。     

挑坎水舌运动轨迹控导措施研究

依托某工程泄洪洞出口消能工体型优化试验,对常规挑坎、平面扩散型和纵向扩散型消能工（窄缝挑坎）的挑坎水舌特性进行了对比研究,其中重点对窄缝挑坎消能工鼻坎体型对水舌运动轨迹、水舌形态、入水范围的控导作用进行了初步探讨。研究结果表明：通过侧墙非对称偏向、出口局部偏转等措施实现挑坎水舌运动方向的控导效果,适应下游河道边界特殊需要,较好地解决了工程消能难题,可为同类型工程提供参考,但鼻坎体型、尺寸等参数与水舌运动轨迹的定量关系仍有待进一步深入系统研究。