进口型式对碾盘山导流明渠水力特性的影响

为解决碾盘山导流明渠出现的波浪、回流等不利流态及渠内发生冲刷破坏等问题,通过物理模型试验研究了进口型式对导流明渠水力特性的影响。研究结果表明,与河道衔接顺直的明渠进口,减小了进口轴线与原河道的夹角,增加了明渠的进口宽度,使明渠水流流态明显改善,渠内死水区域面积减小,进而有效避免了回流的产生;同时,顺直的明渠进口可降低水流流速,减小水面波动,降低明渠发生冲刷破坏的可能性。该结论可为类似工程提供参考。     

边界层理论在宽顶堰流水力计算中的应用

采用边界层理论和临界水深理论，实现了流线形宽顶堰流的水力计算，此方法为宽顶堰流流量的计算开辟了一条新途径。     

杨房沟水电站初期导流模型过流试验

杨房沟水电站工程施工导流采用围堰断流、隧洞导流方式,为进一步掌握施工初期导流阶段的水流条件,确定围堰和坝体的施工安全,进行了初期导流模型试验研究。通过模型试验,测试了导流隧洞的泄洪能力、水流流态、空化数及下游流速与河床的冲刷情况,验证导流隧洞过流安全。根据模型试验结果,进一步优化了围堰堰顶高程与导流隧洞进口的进水条件,为工程初期导流设计与施工组织提供了重要的指导作用。     

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。     

潘口水电站泄洪洞三维数值模拟

为研究采用数值模拟方法分析岸边泄洪洞水力特性的可行性,采用Fluent商业应用软件对潘口水电站岸边泄洪洞进行了三维数值模拟,得到了泄流能力、典型断面流速、沿程底板压力、水面线及洞顶富余等水力要素的分布特点。数值计算结果与模型试验结果比较表明,两者吻合较好,可见采用数值模拟方法研究潘口水电站泄洪洞的水流特性具有可行性,各种边界条件的设定较为合理,能够模拟出真实情况下的各项水力指标,研究结果对体型优化有一定指导作用。     

阁山水库仿生态式鱼道模型水力特性试验研究

为优化阁山水库仿生态式鱼道水力性能,做了1∶20物理模型试验。首先对设计基本方案的鱼道水力特性进行试验,再分别对鱼道内部池室、进口和出口布置优化方案进行分析。结果表明,三种优化的仿生态式鱼道布置型式结构尺寸均合适,在设计水深条件下达到了流速分布在0.4～1.0m/s的设计条件,鱼道进口水流条件适宜鱼类上溯进入鱼道。研究结果为阁山水库仿生态式鱼道设计提供参考。     

基于CFD的轴流泵后置导叶水力性能分析

为了解轴流泵后置导叶的水力性能,基于RNG湍流模型,采用计算流体动力学CFD软件Fluent,应用SIMPLIEC算法对轴流泵模型装置全流道进行了数值模拟,分析了四种不同流量下导叶体的内部流动特性,研究了导叶的水力性能。结果表明,导叶的水力损失随流量的增加先减小后增大;在设计流量处导叶水力损失最小,导叶压力转换能力最好;小流量下叶轮进出口处水流流态紊乱,导叶流道内出现漩涡回流,是导致导叶水力损失较大的主要原因;大流量下叶轮出口水流轴向速度较大,水流导叶进口边撞击将导致导叶体水力损失增加,水力性能下降。     

公明水库进库闸环形溢流消力池水力特性研究

底流消能型式在水利工程中被广泛应用,但随着现代工程技术的发展,现有的矩形消力池、梯形消力池已不能完全满足工程需要,根据重力相似准则设计几何比尺为1∶10的水工模型,采用模型试验与Flow-3D数值模拟相结合的研究方法,以公明水库进库闸消力池为例,对环形溢流消力池的流态、泄流能力、流速、压强与消能率等水力特性进行研究。研究表明,溢流竖井内水流呈漩涡上升,溢流跌水呈贴壁流,消力池内无法形成完全水跃;环形溢流竖井泄流能力较等宽度等堰高的宽顶堰略小;溢流跌水在约11.80m的落差内迅速增大至12.60m/s,但水流跌入消力池后流速迅速减小,出池流速在1.70m/s内;消力池底板脉动压强最大值不会超过水流自身水位落差;环形溢流消力池综合消能率可达80.38%。由此可见,环形溢流消力池虽然在流态、流速分布、压强分布上不同于常规消力池,但同样能达到较好的消能效果,可供类似工程参考。     

苏丹麦洛维大坝工程溢流坝优化下闸模型试验研究

通过对苏丹麦洛维大坝工程溢流坝#1堰孔优化下闸模型试验分析,可根据上游不同来流情况调整上游叠梁门底部开度,在确保下泄流量达到500m3/s条件下测定各开度的水力特性参数.该试验为化解水流漫顶上游叠梁门风险提供了优化下闸程序.     

超高水头大泄量竖井旋流泄洪洞消能机理数值模拟研究

鉴于传统模型试验对竖井内旋转水流的流速测量难度较大,采用Realizableκ-ε双方程紊流模型,并结合VOF法,对某一超高水头大泄量竖井旋流泄洪洞进行数值模拟,对比分析了水流流态、空腔直径、井壁压强及旋流角等水力要素的模型试验和数值模拟结果,在此基础上,计算了不同断面的能量大小,获得了竖井旋流泄洪洞各部位的消能形式及消能率分布。结果表明,竖井起始部位主要消去旋转水流的切向动能,占总能量损失的6.19%;中间部位主要消去旋转水流的位能,占总能量损失的21.18%;下半部位利用环状水跃及水垫池消去旋转水流大部分的剩余能量,占总能量损失的58.69%。     

流线型宽顶堰的流量系数和淹没系数

研究流线型宽顶堰的流量系数和淹没系数的计算方法。根据边界层理论分析流线型宽顶堰的流量系数,根据A·P·别列津斯基对宽顶堰淹没系数的试验成果,研究淹没系数的计算公式。流线型宽顶堰的流量系数是边界层位移厚度、堰宽和堰上水头的函数,淹没系数是淹没度的函数。给出了流线型宽顶堰流量系数、边界层位移厚度和宽顶堰淹没系数的计算方法,通过与经验公式和查表法对比,验证了公式的正确性。     

南迪普电站排水口三维数值模拟及体型优化

通过对南迪普电站排水口排水过程的三维数值模拟,获得了虹吸井中水位、溢流堰泄流能力、排水明渠中流速分布等水力特性,与模型试验结果相比较吻合,表明数值模拟方法用于虹吸井排水可行。在此基础上,针对原设计方案中虹吸井溢流堰泄流偏于一侧、流速分布不均匀及回流等缺陷,采用迷宫堰取代原方案的折型堰,经三维数值模拟计算表明堰上过流量可满足要求泄量,堰后流速分布基本均匀对称且回流强度和范围大大减弱。     

三峡工程大江截流期水力学要素预报研究(2)--截流期水力学要素预报模型

介绍了三峡工程大江截流的特点及开展本项研究的必要性,建立了导流明渠采用经验曲线法、龙口应用宽顶堰理论~［1］的三峡工程截流期水力学要素预报模型．经三峡工程截流期实际应用表明,本文建立的水力学要素预报模型实时预报精度令人满意．     

分期围堰导流的迭代法求解

分期围堰是常用的导流方式，导流初期河床被围堰束狭，造成上游水位的壅高。水流流态随纵向围堰长度与水头之比，可分为宽顶堰流与明渠流。考虑到电脑的广泛应用，本文推荐采用迭代法求解正常水深ｈ０。临界水深ｈｋ及河糟缩窄后的水位壅高。     

大石涧水库溢流特性与坝下河道冲刷模型试验研究

基于物理模型试验探讨了大石涧水库溢流坝的溢流特性及不同洪水工况下坝下河道冲刷特性,发现大石涧水库溢流表孔体型设计合理,泄流能力满足设计要求;溢流堰面压强分布合理,最小负压值满足规范要求,不易发生空蚀破坏;采用连续鼻坎挑流消能,对泄水建筑物的安全性无影响,但受两岸回流影响,下游护坦末端在小流量条件下会产生冲刷;下游河道主...     

溢洪道控制段优化设计数字化系统开发

鉴于水利工程具有复杂多样性,且用于水利工程设计计算的软件较少,在AutoCAD绘图软件的基础上使用VB语言对水利工程设计软件进行二次开发,结合水利工程设计原理,构建了溢洪道控制段的优化设计数字化系统开发工具及开发平台,分别对宽顶堰、WES堰和迷宫堰三种堰型的堰宽、堰型选取、剖面设计与应力验算进行分析,利用计算机的高速计算能力,自动选择最优设计方案,并对其泄流量进行校核。实例应用结果表明,该系统实现了对溢洪道堰型的对比选择和设计,优化后的堰体体积占原堰体体积的51%,工程量减小显著,具有很好的经济效益,提高了溢洪道工程设计的效率,具有简单方便、界面友好、结果可靠等优点。结果可为泄水建筑物数字化系统的开发提供参考。     

带侧堰压力前池的非恒定流计算

研究水力过渡过程中压力前池的最高、最低涌波水位,对于确定隧洞或渠顶高程及压力钢管进口高程有重要参照意义。考虑引水渠道末端扩散段及压力钢管对涌波水位的影响,建立了无压引水渠道—压力前池—压力管道非恒定流计算的整体计算模型,计算了电站在增、甩负荷工况下,前池水位的波动过程。结果表明,考虑扩散段和侧堰的影响,计算模型更符合工程实际,可为初步设计提供参考。     

基于BP神经网络的直角折线堰过流能力预测

为验证BP神经网络模型在预测直角折线堰过流能力方面的适用性,利用量化共轭梯度算法,选取114组水工试验数据为训练样本、21组水工试验数据为预测样本,将直角折线堰前堰长度(a)、侧堰长度(b)及堰顶水头(H)作为输入层神经元,流量Q作为输出层神经元,建立3-10-1的拓扑结构直角折线堰过流能力预测模型.结果 表明,基于B...     

白鹤滩水电站输水发电系统水工模型试验研究

白鹤滩水电站单机容量目前居世界之首,输水发电系统规模巨大,尾水隧洞存在明满流现象,尾水调压室存在上室明流,水力学条件复杂,有必要深入研究输水系统水力学问题。采用整体模型试验方法,研究尾水隧洞出口结构布置形式的影响和输水系统整体布置的合理性。结果表明,尾水隧洞出口设置逆坡堰,可明显改善尾水隧洞明满流流态,减小尾水连接管进口负压,抬高尾水调压室最低涌浪水位,水力学条件更优。大波动工况下,输水系统各部位压力和涌浪极值满足设计要求,输水系统布置合理。研究结果可为白鹤滩工程设计提供技术支撑,也可为类似工程提供借鉴。