挑流水舌挑距及其影响因素概述

在讨论水舌挑距计算式的基础上，全面分析了影响挑距计算的各种因素包括反弧鼻坎挑角、水舌出射角、流速系数、反弧水流坦化，反弧半径及空气阻力等，并给出了各种参数的选择方法。     

基于出射流速的反弧鼻坎挑距计算

为了提高挑距计算精度及进一步补充和完善挑距理论计算方法,从出射流速的角度提出水舌上、下缘挑距的计算方法。该方法基于反弧鼻坎上流线同心圆假设,同时考虑反弧段离心力压强和静水压强,推导了鼻坎反弧段势流流速分布函数,利用出坎断面流速分布函数,得到水舌上、下缘出射流速的理论计算式,从而实现水舌上、下缘挑距的计算。采用模型试验和原型观测资料对计算方法进行了验证,结果表明,在相对出坎水深为0.15～0.25范围内,该方法对水舌上、下缘挑距均有较好的计算精度。     

挑流鼻坎反弧半径的拟定

一、前言高速水流在鼻坎上自由射流的射程一般用下式计算式中V_e是断面平均流速.上式反映了射程L与挑角θ、单宽流量以及总水头之间的关系,而未考虑水舌的扩散、掺气、反弧半径R等因素对挑距的影响.设计时正确选用反     

挑流鼻坎反弧半径的选择

现在,挑流鼻坎的反弧半径大多是根据规范的规定R/h=4～10来选用。但由于4～10变化幅度比较大,用起来不易掌握。本文根据实际资料对计算反弧半径的常用经验公式进行了分析,同时发现反弧半径主要依最高库水位相对于鼻坎的水头E而变化,由此提出两个新的估算公式,供设计人员参考。     

挑流鼻坎合理宽度探讨

挑流消能在消能工中有着广泛的应用,挑流原则要求获得最大的挑距和最小的冲坑.挑流鼻坎的几何尺寸对其起决定性作用,鼻坎挑角、反弧半径可根据规范选取,挑坎顶高程可根据下游最高水位确定,而挑坎宽度没有具体的要求,本文通过假设计算法找出合理的鼻坎宽度,使得挑距最大,冲坑最小.最后还说明了入射水股面积对冲坑的影响.     

塘尾分洪闸消能防冲措施的试验研究

本文借助断面及整体水工模型试验手段对塘角分洪闸消能防冲问题进行了研究，限于当时国内外资料与水平的不足，认为该闸鼻坎脚受水流严重淘刷的原因，可能是原面流消能工设计不当，鼻坎长度过短，鼻坎高程偏低．反弧半径偏小，挑角偏小，故对出门水流无法起到导向作用，导致流态不稳，反复出现回底流，还有就是闸门管理运用的不当，闸后产生强烈回流。经过对比试验，提出了三种修改方案及闸门合理运用措施，较好地解决了工程实际问题。     

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。     

基于试验研究的挑流消能机理分析

贴坎水流在泄水建筑物挑流消能中客观存在,起挑流量和终挑流量的确定直接影响到鼻坎及下游的安全性和防护设计。基于水工模型试验研究成果,应用泄槽水面线分析及平底水跃理论、能量方程对高水头泄水建筑物在一定泄槽底坡条件,不同反弧半径、挑射角度情况下的起挑流量和终挑流量进行机理分析,得到相应的判别依据。经过实例验证,计算结果和实测数值吻合良好,可为工程设计提供参考。     

挑流反弧段水流掺气浓度的试验研究

通过泄槽水力学模型试验,研究了溢洪道、泄洪洞等泄水建筑物挑流反弧段掺气浓度的沿程变化规律;分析反弧段掺气浓度分布与挑坎高度、挑流段反弧半径以及来流流量之间的关系,以期为优化掺气坎体型及掺气坎下游设施提供依据。试验结果表明,挑流反弧段水流表、中、底不同部位掺气浓度的沿程衰减率是不相同的;在试验范围内,挑流反弧段水流掺气浓度随掺气坎高和反弧半径的增大而增大,随流量的增加而减小。     

高陂水库溢流堰下游挑流鼻坎混凝土施工方案探讨

水库溢流堰泄流消能一般设置挑流鼻坎,又称挑坎,指建在泄水建筑物末端、能将下泄的高速水流向下游抛射的、具有一定反弧半径和一定角度的坎。因此该水工建筑结构具有不规则形状,在施工混凝土方案中,尤其是模板设计、拆除模板等工序要注意。文章结合高陂水库项目简要探讨了挑流鼻坎的施工方案,供同类工程参考。     

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.     

关于高速水流在鼻坎上自由挑射射程问题

本文主要內容为通过試驗研究,对于高速水流在鼻坎上自由挑射射程問題,进行下列問題的探討: 1.影响水流自由挑射射程的主要因素; 2.造成挑流最大射程的鼻坎条件和任意射程的估算方法。由試驗研究初步成果証明:高速水流在鼻坎上自由挑射射程远近与挑射角度和半径都有密切关系。特別在单寬流量較大(当其他条件一定)时,鼻坎段的角度和半径的恰当配合,对于射程远近具有决定性作用。針对这一問題,本文提出了初步設計挑流鼻坎角度和半径的新方法、和估算射程的簡便經驗公式。     

连续坎挑流水舌出射角特性研究

本研究采用基于VOF水气两相流的标准k-ε双方程紊流数学模型对连续坎挑流水舌出射角特性进行了三维数值模拟研究,为计算挑流水舌出射角与挑坎体型角的差值提供理论支撑,从而达到修正工程中挑流水舌实际出射角的目的。基于不同来流条件、挑坎体型尺寸下的系列计算数据分析了来流水深、坎前断面流速、反弧半径以及挑坎挑角对挑流水舌底缘出射角、上缘出射角和出射角断面分布的影响,获得了出射角的变化规律。研究结果表明,挑流水舌出射角沿水深方向逐渐减小,底缘出射角大于上缘出射角但两者均小于挑坎挑角,并揭示了来流弗劳德数、挑坎体型参数对底缘出射角差以及断面平均出射角差的影响规律且建立了相应的计算方法,可为连续坎挑流水舌计算水舌挑距、入水范围提供精确的出射角,有助于挑流消能设计水平的提升。     

泄洪洞双扩型挑流消能水力特性数值计算

以某工程泄洪洞双扩型挑流鼻坎消能防冲为研究对象,基于三维不可压缩流体k-ε紊流模型,采用FLOW-3D软件对双扩型挑流鼻坎进行三维数值模拟分析,分析了下游河道流速、水舌是否直接冲击河岸,探讨了原始方案与2个优化方案的挑流鼻坎体型对河床的冲击及其水力特性,并针对不同工况时计算结果,给出了该挑流鼻坎的最佳体型,以满足消能和泄流的要求。结果表明:经多方案数值计算的对比,相比于原方案,反弧半径从64 m增加到128 m,反弧段长度增加10 m,边墙扩散宽度收窄0.4 m,挑角从43.4 °减小到25 °;调整后低水位低流量工况下水舌砸岸情况明显改善;水舌挑距从91.2 m增加到118.8 m,远离岸坡;河道左右岸最大流速分别下降0.7 m/s和1 m/s,且回流减小。研究成果可为挑流消能下游流态的改善提供一定的参考。     

泄槽反弧段掺气坎的空腔特性

空腔特性是影响掺气效果的重要因素之一,而空腔长度和空腔积水是反映掺气空腔特性的两个重要指标。通过二维数学模型建立和数值模拟计算,对反弧半径、掺气坎体型与反弧段水流特性及掺气空腔特性的影响关系进行研究。根据数值模拟结果可以看出,反弧半径的增大会引起空腔长度的增长而减短空腔积水长度;挑坎坡度越陡,空腔长度和空腔积水长度都会变得越长;空腔长度和空腔积水长度都与挑坎高度成正比关系。本结果可以为优化掺气设施提供科学依据。     

百色市那坡水库溢洪道设计及其三维流场数值模拟研究

文章对广西百色市那坡水库溢洪道进行设计,确定定型设计水头,通过消能防冲计算确定溢洪道反弧半径及挑流鼻坎的挑角,通过溢洪道水面线计算及剖面设计确定溢洪道边墙高度及WES曲线顶部曲线段、直线段和反弧段构造.基于有限体积法利用FLUENT软件建立气水两相湍流模型,对那坡水库溢洪道过坝水流进行三维数值模拟,对校核洪水位及设计洪水位工况下的流速分布及水面线进行验证.结果表明:文章建立的模型能较准确地模拟那坡水库溢洪道的流场分布和水动力特性,验证了设计的合理性,为可研阶段溢洪道设计提供了数据支撑.     

红石岩项目部溢洪洞挑坎混凝土启动

<正>6月14日,红石堰塞湖治理工程溢洪洞出口挑流鼻坎开始混凝土浇筑。溢洪洞布置于牛栏江右岸,由引渠段、闸室段、无压洞段及出口挑流鼻坎组成,全长约1280m。出口挑流鼻坎桩号为溢1+196.042~溢1+241.411m,鼻坎采用舌形鼻坎,反弧半径R=60m,挑流鼻坎段长45.369m,最大高差19.69lm,设计浇筑混凝土量为8000m~3。挑流鼻坎混凝土浇筑采用分层分块的形式,主要分为基础     

斜鼻坎挑流消能水力特性试验研究

特殊地形地质条件下,高水头泄水建筑物连续式挑流鼻坎出射水流水股集中,下游所形成的冲坑可能威胁到河岸山体稳定性及相邻建筑物的安全。在不过多改变原设计体型的情况下,将连续式鼻坎优化为斜鼻坎,迫使出坎水舌在平面上转向沿竖向大幅拉开,既能够使水流平顺归河,也能有效降低水股对落点的冲刷。试验研究表明,异型斜鼻坎反弧范围的水流流速和压力分布,较之连续式鼻坎未见明显变化,采用斜鼻坎挑流消能,发现较之连续式鼻坎挑流消能并不必然增加空蚀破坏可能性。     

洋河水库溢洪道水工模型试验研究

通过建立溢洪道整体水工模型,研究各泄流工况下的过流能力及挑流坎体型方案,并提出相应的改善措施。试验表明,校核洪水位下,溢洪道泄流能力试验值与设计值相比偏小1%左右;溢洪道出口挑流体型初始方案在小流量时,挑坎反弧段出现壅水现象,水流无法正常挑出;当挑坎挑角调整成10°,反弧半径增大到90m,渥奇段曲线适当抬升,水流可顺利挑出。通过优化挑坎体型结构,溢洪道在小流量过流时,水流挑距较初始方案增大5～10m,在溢洪道宣泄大流量时,水流挑距与初始方案相当,分布范围在坎下5～110m。溢洪道挑流坎体型优化方案,在水流起挑与下游冲刷两个方面,均优于初始体型方案,为工程设计提供了安全可靠的技术支持。     

泄槽反弧段掺气坎空腔回水的试验研究

空腔回水是制约掺气效果的一个重要因素,影响掺气空腔回水的因素众多且复杂。通过泄槽反弧段模型试验,研究了当流量、挑坎高度、挑坎坡度等因素发生变化时,反弧半径的变化对空腔回水深度的影响。试验结果表明,当其他条件不变时,随着反弧半径的增大,空腔回水深度逐渐减小;反弧半径越小,对空腔回水深度的影响越明显;对于同一挑坎高度或坡度,空腔回水深度随来流量的增加而增加;随着挑坎高度、挑坎坡度的增大,空腔回水深度也随之增大,但当挑坎坡度达到一定时,空腔回水深度将不会增大。研究成果可为优化掺气坎下游设施的设计提供参考。