无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的推求与验证

针对传统宽顶堰闸孔自由出流流量系数计算公式在大开度、接近堰流情况下流量系数偏小的问题,采用理论分析与试验相结合的方法,研究了无坎宽顶堰在平板闸门与弧形闸门条件下闸后收缩断面水深的变化规律,提出了新的基于闸后水流收缩断面特性来确定无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数的计算公式,并对该流量系数公式进行合理性验证。结果表明,所提公式计算所得无坎宽顶堰闸孔自由出流流量系数符合实际,且流量在大开度下与堰流情况接近、衔接良好。     

双台子多孔闸调度对消能效果的影响试验研究

为研究多孔闸调度对消能效果的影响,采用物理模型试验的方法,观测了辽河双台子多孔闸不同闸门调度方式下的流态、流速和消力池尾部水流扩散宽度,分析了不同闸门调度方式下多孔闸的流态情况,并计算出不同方案下的消能率,确定了满足消能要求的两种闸门运行方案。根据分析结果,提出用池尾扩散比量化多孔闸的调度方法,简化了消能率的影响因子,得到了池尾扩散比和消能率的指数相关关系,可为类似工程提供参考。     

老旧型水电站生态流量下泄方式分析

针对老旧型水电站缺乏专用的生态流量泄放设施的问题,以11级典型的老旧型水电站为例,依据拦河坝、电站和水库等工程的特性,提出了发电+堰闸泄流、堰闸泄流、小机组发电泄流和冲砂底孔泄流四种适用的泄流方式,讨论了不同泄流方式的适用范围和局限性。结果表明,四种泄流方式均可作为老旧型水电站泄放生态流量的保障措施,这对建设生态河道具有借鉴意义。     

泵站出口与河道主流交汇区流动特性数值模拟

侧向出流的泵闸枢纽存在出水池流量不均问题,增加了汇流口流态的复杂性,给通航安全带来未知风险。为此,以溧阳某泵闸枢纽为例,建立基于浅水方程和κ-ε紊流模型的二维模型以研究泵站出口与河道主流交汇区的流动特性。结果表明,河道主流在交汇区支渠河堤的作用下整体右偏,偏转程度随汇流比降低而减弱,并在支流顶托下形成涡旋与分离区;泵站流量的不均衡性使出水池内主流集中,导流墩能够改善该现象,逆时针旋转10°可有效改善墩前流态;横向流速在上下游流线偏转区域较大,在涡动两侧较小且具有周期性,改善河道通航状况应从平顺干渠形状入手。研究成果为改善交汇流水域通航条件与泵站出水池流态提供参考。     

高雷诺数下倒虹吸闸墩绕流水力特性

为研究倒虹吸出口闸墩绕流特性,以南水北调某典型倒虹吸为例,基于Flow3D软件建立倒虹吸模型,根据现场原型实测水位、流速进行模型验证;利用该模型模拟了雷诺数6.17×10⁶～9.38×10⁶范围下闸墩绕流特性。结果表明,高雷诺数条件下,随着雷诺数的增加,闸墩绕流造成的液面波动幅度增加,中墩液面波动显著大于边墩;闸墩后的尾涡量持续增加,雷诺数对斯特劳哈尔数影响不大;边侧闸墩受力的非对称性明显,边墩闸室间特征流速偏流比存在先增大再减小的变化规律,偏流效应造成的离心距不断增加。本研究可针对性改善输水工程水流流态。     

溢流坝进水口导墙体型优化试验与数值模拟研究

为了探究不同布置形式的溢流坝进水口导墙对工程运行的影响,以直线型和直线圆弧组合型两种布置形式的导墙为例,通过整体物理模型试验和数值模拟的方法分析了闸孔进口及土石坝附近的流态、流速、紊动能等水力学特性。结果表明,直线型导墙会使其附近水流流态紊乱,降低临近闸孔的泄流能力,还会冲刷土石坝坡脚;直线圆弧组合型导墙可有效改善直线导墙形成的不利流态,为闸孔稳定泄流提供保障。研究结果可为其他类似工程导墙布置提供参考。     

平移搜索最大相关系数法在渠道水流滞时分析中的运用

西黑山进口闸作为南水北调中线天津干线唯一具有流量调节功能的节制闸,对于天津干线的入流控制至关重要。为提高西黑山进口闸流量监测数据的准确性,针对当前西黑山进口闸过流监测在精准度上存在的不足,准确获取西黑山进口闸至文村北调节池的水流滞时十分必要。基于渠道水流传播的时间延迟特性,结合西黑山进口闸前后4次流量调整过程,并借助闸站监控系统获取的瞬时流量观测数据,将平移搜索最大相关系数法运用于西黑山进口闸至文村北调节池的水流滞时分析中。结果显示,在文村北调节池过流介于28~35m3/s时,西黑山进口闸至文村北调节池的水流滞时约为33min,可指导现场上下游间的流量控制变化监测,同时验证了平移搜索最大相关系数法在渠道水流滞时分析中的可行性。     

三汊河闸立面二维水动力特性及闸门上脉动压力的频谱分析

为分析三汊河闸下游的水动力特性及泄流时脉动压力对闸体振动的影响,采用数值模拟的方法,利用FLUENT流场模拟软件,对河口闸泄流过程进行立面二维模拟计算,分析了闸下游的流场、流态和沿床面的流速分布。并针对泄流时闸门振动问题,对作用在闸门上的压力特性进行脉动压力的频谱分析及脉动强度分析,得出脉动压力的能量分布和脉动强度在闸门上的分布规律。结果表明,下泄水流所产生的强紊动是造成闸门上压力脉动的主要原因,闸门上脉动压力的高能频率段为0~0.05 Hz,2.2 m以下的脉动压力对闸门起主要作用,闸门的自振频率大于0.05 Hz时可有效避免闸门的振动破坏。     

低水头多孔闸调度水力冲淤模型试验研究

双台子河闸位于辽河下游感潮河段,枢纽工程中的新建浅孔闸为低水头高淹没度的拦潮闸。由于受到海潮的影响,在涨潮时,海水携带大量的泥沙并沉积在闸下,导致拦潮闸下游处于淤积的状态,下游河床由于淤沙的沉积而不断抬升。为有效解决河道抬升及淤沙问题,在水工模型试验的基础上,通过多种闸门调度运行方案并结合定床和动床调度试验,测量和分析了不同闸门开启方式下的流速、流态等水力要素及动床冲刷情况,得到科学合理的闸门调度方案,即隔孔开启,可有效改善双台子河闸闸下淤沙问题。     

平原感潮河网地区水闸泄流能力探讨

根据北濠闸2006年3~7月调水试验资料,分别利用现行水闸设计规范中的两种算法计算了北濠闸泄流能力,并与实测泄流量比较.结果表明,两种算法计算值都有一定程度的偏差,算法1计算值偏大,算法2计算值偏小,取两者平均值作为泄流量精度较高.建议在条件许可时应做水闸调水试验,并结合物理模型试验最终确定合适的水闸泄流能力.     

水力翻板闸门流量系数的探讨

以沙溪电航枢纽工程为例,构建了室内物理模型,探讨了翻板闸门在水力自控、液控两种开启方 式下的过流特点,基于试验数据拟合出不同的流量系数计算公式并进行对比分析。结果表明,液控和水 力自控开启方式下堰孔泄流时,采用流量系数与相对开度的多项式函数关系式确定水力翻板闸门的流量 系数精度高,对于水力自控运行方式的堰流情况仍需采用传统经验公式进行计算。     

燕尾坎挑流消能噪声的影响因素分析

通过燕尾坎挑流消能的水工模型试验,测量了某重力坝泄洪过程中产生的噪声强度,分析了测点位置、流量、闸门开启方式与噪声强度的关系。基于相似原理,把噪声强度结果换算到原型,从频率和等效声级两方面分析了水流噪声对库区居民和动物的影响。结果表明,水流噪声主频位于低频段,噪声强度最大值出现在32、40Hz频率处。流量和闸门开启方式相同时,挑坎末端断面附近低频噪声强度最大,挑流水舌进入水垫塘区域的高频噪声强度最大。闸门开启方式不变,流量越大,各测点对应频率的噪声强度越大。流量不变,开启孔数越多,各测点的噪声强度越大。调整运行调度方式,可以在一定程度上降低噪声强度。该结果可为分析水利水电、防洪、景观工程水流噪声的特性和减缓水流噪声的不利影响提供技术支持。     

喜河水电站进水口上游围堰高程对排沙及冲渣影响的试验研究

通过水工模型试验研究喜河电站厂房坝段不同围堰拆除高程对坝区水流流态、排沙及冲渣的影响,及在现有水工结构下,通过运行闸门泄洪方式能否做到机组进水口"门前清",论证现状残留围堰的合理性,为喜河水电站提出合理的围堰拆除高程,也为其他类似电站围堰高程提供可借鉴的资料。     

平原感潮河网地区边界水闸流量计算方法

鉴于平原感潮河网地区边界水闸流量计算方法的重要性,介绍了在线监测、水文水动力学模型、水力学及多元回归法过流公式3种水闸流量计算方法,并通过计算上海市浦东新区典型闸门流量过程,提出了应根据闸门重要性、监测仪器安装条件、投入预算、流域数据信息掌握程度、技术人员能力级别等因素来选取最优的水闸流量计算方法。     

明流急流泄洪洞的起挑流量

对明流、急流流态的泄洪洞，尤其是采用挑流消能工的明流、急流泄洪洞工程，在水流起挑之前形成洞内的水跃现象；如果所设计工程的起挑流量值过大，洞内形成的水跃高度即跃后水深可能造成隧洞封顶，形成明满流流态。本文介绍了采用挑流式消能工的明流、急流泄洪洞起挑流量的确定方法，供设计人员参考使用，以确保泄洪洞工程流态的单一性。     

高坝泄洪诱发环境噪声试验研究

针对原型高坝大功率泄洪引起的噪声影响范围广、难以定量评估的问题,采用大尺度水工模型量测泄洪消能时的噪声场,根据噪声场的主要声源建立了噪声强度概化模型,对试验数据回归分析得出泄洪水舌入水时的辐射声功率。试验结果表明,水舌入水时辐射声功率与水舌入水角度有关,入水角度越小,辐射声功率越大;挑流水舌入水角度随着泄流量增大而逐渐减小,挑流水舌辐射声功率随着泄洪功率增大而呈抛物线增长。     

Plasma assisted dissociation of hydrogen sulfide

Dissociation of hydrogen sulfide has been studied in four different discharges: AC corona, dielectric barrier, streamer, and contracted glow discharge. All experiments were done in a single geometry, close to a plug flow reactor, with the goal of fair comparison. The performance of corona discharge and DBD was studied in the initial gas temperature range of 300–1200 K. A specific energy requirement (SER) was calculated as function of energy input for each type of discharge and compared with earlier experimental results and modeling. The results showed that discharges with high E/n and low specific energy input (corona, DBD, and streamer) perform much worse than those with low E/n (contracted glow discharge) where specific energy input was high and gas temperature was elevated. The SER for non-thermal dissociation was 12–14 eV/molec. However, in the case of the contracted glow discharge, SER decreased to 2.4 eV/molec. This SER is close to the value predicted by thermodynamic equilibrium modeling. Further reduction of SER in a plug flow reactor does not seem possible.