平面弧形双开闸门闸下水流流动特性研究

通过平面弧形双开闸门物理模型试验,对闸门对称开启、不对称开启和浮起运行三种情况的闸下水流流态进行了观测,测量闸门上下游水位、过闸流量、闸门开度等水力参数,分析闸下水流流态,总结出平面弧形双开闸门运行时闸下水流流动的特性。闸门对称开启时,闸下没有影响闸门运行的不良流态,主流居中,两侧回流区对称;闸门不对称开启时,闸门的开度小比开度大时对流态的影响大;闸门浮起运行时,闸下海漫段主流偏于两侧,河道中心部位形成两个强弱周期转换的回流区。     

深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性试验研究

闸门小开度运行时，在闸前水头、闸门槽的影响作用下，闸后水流流态较全开时不同，流态较为复杂。通过物理模型试验与理论分析相结合的方法对深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性进行了研究，结果表明：小开度平板闸门后水流容易出现水流射顶等不良流态现象，流态沿程变化可划分为“收缩段、扩散段及破碎段”3个阶段；闸后水流水舌高度与水舌长度均随闸门开度的增加而减小，随流量的增加而增加；时均压强压力峰值与流量同步增减且压力峰值靠后，闸后底板有负压出现，容易产生空化空蚀破坏。因此在实际工程中，需要采取一定的工程措施来改善小开度平板闸门后水流流态，避免闸后出现水流射顶等不良流态现象。研究成果可为深孔平板闸门小开度的运行与防护提供借鉴。     

高水头闸室平板闸门小开度流量系数试验研究

高水头闸室闸门小开度情况下,根据闸前的水流流态可分为闸前有长有压段、短有压段两类,根据闸后水流流态可分为自由出流和淹没出流两类.平板闸门的流量系数公式形式应随着闸前闸后的水流条件的不同而不同,对于不同的类别应采取相应的流量系数公式进行计算.通过试验推导出高水头闸室平板闸门小开度闸前为长有压段闸后为自由出流的闸孔处流量系数,为工程设计和运行提供了试验依据.     

梅山水库溢洪道水流流态及闸门控制运用研究

为解决溢洪道水流对下游河道冲刷较为严重的问题,通过水工模型试验模拟溢洪道水流流态,分析了水流流态、掺气水深和压力分布情况,对起始工况闸门开启方式、闸门开启顺序进行了运行管理优化。研究结果显示：闸门开启顺序：4#→2#、6#→3#、5#→1#、7#时水舌均匀且远离溢洪道,有效降低了对下游河道的冲刷。控制闸门开启顺序和开度,可有效消除或减缓闸下水流不对称扩散影响,从而消除或减缓回流产生,可达到闸下流态良好,流速较为均匀的良好运行状态 ,研究成果可为类似工程提供技术支撑。     

大型输水渠道退水口的退水能力研究

选取南水北调中线工程输水干渠中的澎河和澧河退水闸,采用一维非恒定计算软件,模拟计算各种紧急情况下干渠中的非恒定流态,对其退水能力进行分析和校核。结果表明:渠段两端闸门同时紧急关闭且退水闸不启用时,渠段中的水面会发生长时间的振荡。同时关闭草墩河和澎河节制闸以及该渠段间的分水口时,在设计流量下,即使不开启退水闸,也不会引起渠道漫溢;在加大流量的情况下,澎河退水闸和澧河退水闸必须同时启用至少3 h才能有效避免漫溢事故的发生。所关闭的两个节制闸间的渠段越长,退水闸运行的时间也越长。     

弧形闸门开启过程非恒定流流量系数研究

为探究非恒定流流量系数特点,采用RNG k-ε紊流模型结合动网格技术对某工程Y形宽尾墩表孔弧形闸门开启过程进行了三维动态数值模拟研究,根据过闸流量滞后的特点,将闸后水流分为滞后式、过渡式和平稳式3种流态。分析了闸门开启过程中水流流态及非恒定流流量系数与闸门开启速度和溢流堰顶水头的关系,指出非恒定流流量系数随闸门开启速度的加快及堰顶水头的降低而减小,并给出不同开启速度和堰顶水头情况下适于过渡式及平稳式水流的流量系数经验公式。部分结果与试验结果进行对比,吻合良好,验证了数值方法的可靠性。     

斜向管涵进流城市雨水泵站箱涵流态分析及整流措施研究

为了研究斜向管涵进流对城市雨水泵站水力流态特性的影响,探寻改善不良流态的有效整流措施,基于计算流体动力学(CFD)方法,开展斜向管涵进流城市雨水泵站箱涵流态分析及整流措施研究。针对不良进水流态,通过在闸门井内设计布置了3种不同的整流措施,分析比较各整流措施对箱涵进水流态及其配水均匀性的改善效果,优选出最佳方案并进行物理模型试验验证。研究表明:斜向管涵进流容易造成箱涵各孔流量分配不均且存在偏流、回流、旋涡等不良流态,从而恶化前池进水流态和影响泵站安全运行;采用"分流墩、组合梁以及相背布置短导流墩"的组合式整流措施可以显著改善闸门井、箱涵以及前池进口处的不良流态,有效提高箱涵各孔的流量分配的均匀程度,其中箱涵各孔流量分配不平衡度降至±0.03之间、箱涵总流量分配均匀度提高为0.905。本文的研究成果可为同类型城市雨水泵站设计提供有益的参考。     

闸后三元突扩水跃特性初步研究

突扩多孔水闸开启少数闸门时,闸后水流在局部范围内紊动剧烈,形成流态复杂的三元突扩水跃。为了探究不同突扩比对闸后水流流态的影响,基于重力相似准则,以某拦河闸为原型设计试验模型,通过调节上下游水位、闸门开度等初始条件,对突扩比分别为0.296、0.378、0.552、0.630四种空间突扩水跃进行了多种工况下的模拟。在忽略渠道摩阻力条件下,对形成的抵挡水跃所需尾水水深的公式进行了修正,发现当闸门单孔流量和单宽流量相同时,二元平面水跃的跃长均大于空间突扩水跃跃长。     

无为大堤凤凰颈闸引江灌溉闸门控制运用分析

无为大堤凤凰颈闸建于1953年,1982年和2004年进行了两次较大规模的维修加固,加固后增加了引江灌溉功能,水闸的水力条件发生了很大变化,但闸门的控制运用办法并未及时修改.简要介绍了该闸加固后引江灌溉的过闸流量计算思路和计算方法,水闸水流流态的判别与分析,闸门在不同水位组合下的合理开启度等,可供类似工程管理运行单位参考.     

水库闸门不同开度下过闸水流水力特性研究

为研究伯斯阿木水库工程导流兼深孔泄洪洞工作闸门过闸水流水力特性,考虑闸门开度与过闸流量因素,借助水工模型试验方法,分析了过闸水流的水位、流速以及压强特征。试验结果表明,开度会影响闸前上游水位的稳定性,而过闸流量只会影响水位值。过闸流量对过闸水体流速影响效应高于开度因素。开度增大,面板时均压强降低,而过闸流量对之影响相反。开度、过闸流量会改变面板零压强分布区,影响面板渗流安全。论文可为挡水闸门的运营调度以及过闸水流稳定分析提供参考。     

宽顶堰平板闸门闸孔出流水力计算的实验研究

在水闸运行中经常会遇到各种实际问题,如准确计算下泄流量、流态判别、确定已知泄流量下的上下游水位等。为使平板闸门过闸流量计算准确又方便,根据平板闸门下宽顶堰模型实测数据,对闸孔出流的不同流态进行分析,提出了闸孔淹没出流的简易判别方法并用数学回归分析得到精度较高的自由出流、淹没出流流量计算公式,可供工程水力计算参考。更多还原     

低水头水闸下游流态及消力池长度计算分析

在分析低水头水闸泄流下游流态的基础上,对水闸下游消力池长度的计算方法进行较系统地研究.研究成果包括了水闸的3种闸门开启运行方式的下游消力池长度计算:① 水闸最大泄洪流量Qm运行时,闸门为局部开启控泄运行;② 闸门全开、Qm运行时,水闸为自由出流运行;③ 闸门全开、Qm运行时,水闸为淹没出流运行.该研究成果基本涵盖了低水...     

闸站合建枢纽进水流态的特性研究

闸站合建枢纽容易引起枢纽上下游水流流态的特殊化和复杂化,水流紊乱对水力机组的运行将产生极为不利的影响,影响枢纽高效运行。结合工程实例,阐述两种改善枢纽进水流态的措施,并对优化前后的水流流态进行比较,证明了改进方案的优越性。     

在设计洪水位下某闸坝的过闸水流流态模拟研究

为了解某闸坝在设计洪水位时的过闸水流流态,采用Flow-3d有限元软件,对该闸坝进行了三维有限元模型的构建,并对过闸水流的下泄流量、自由液面和水深、流速分布、掺气分布及湍动能和能量耗散率等流态变化进行了模拟分析,得出下泄水流随时间的变化、各闸门的下泄流量、不同水深水流的流速分布、掺气分布及湍动能和能量耗散率等流态的变化及分布规律,为闸坝布置、结构等的优化设计提供科学依据,为今后类似闸坝等水工建筑物的设计提供参考。     

大凌河人工湖翻板闸水工模型试验

大凌河人工湖翻板闸门水工模型试验研究主要是观测翻板闸门的水位～泄量关系、闸门运转情况及闸下消能效果。试验结果表明：当流量由小到大或由大到小逐渐变化时，闸门开关灵活、平稳，闸门达到全开状态后，流量突然减小且幅度较大时，发现闸门有“拍打”现象，建议给予重视。针对消能试验发现的不良水流流态对消力池进行了修改。     

不同开度下平面闸门水动力特性数值分析

建立不同开度下平面闸门流体计算域,采用VOF模型和标准的k~ε模型进行三维数值模拟,获得闸门周围的流速、压力、湍动能分布变化规律。结果表明:速度场中闸后产生不同大小的漩涡,且随时间的增加向下游逐渐扩散,闸门开度与其所形成的涡径成反比。在一定条件下,闸门开度越小,涡结构直径越大,容易造成闸门下游泥沙的堆积;湍动能随着闸门开度增大而减小,影响闸门底部及下游水流流态,使局部水流出现漩涡和分离;当闸门开度为0.1m时出现最小压力值且上下游压力差最大。使闸门底部过流面积增大,过闸水流流速降低,可以减弱水流对渠道底部冲刷与破坏,且闸门前后所受压力比较平稳,不易遭受空蚀破坏,有利于闸门安全运行。     

两种运行方式下灌溉渠道的非恒定流数值模拟

为了保证灌溉渠道运行安全、合理调配水量,研究单一渠段的非恒定流过渡过程对促进灌溉管理水平是十分必要的。通过考虑灌溉渠道的不同运行方式以及节制闸的不同调控等综合影响,按照灌区常用的渠段上游常水深运行和下游常水深运行 2 种运行方式,应用渠道非恒定流数值模拟的特征线法及矩形网格计算格式,对梯形断面渠段由于不同闸门调控方式所引起的非恒定流过渡进行模拟,比较 2 种运行方式以及预报出各级节制闸调闸时间提前量,全面地反映系统动态并且较明确地模拟闸门调节过程。     

泄水闸堰前冲刷机理及减淤措施研究

低水头航电枢纽堰前泥沙淤积将导致检修闸门无法正常启闭,影响到泄水闸的检修、维护工作。针对此问题,建立了用于研究闸前三元流的泄水闸物理模型及数学模型,运用动床物理模型试验和三维数学模型计算研究了闸前的三维流场及紊动能分布,并观测了闸门不同调度方式下的堰前冲沙效果。结果表明: 泄水闸堰前泥沙启动不仅与闸底水流流速有关,也与闸前的水流流态及紊动强度有关,紊动能的增强对泥沙启动的影响作用明显;闸门隔孔开启时水流受挡水闸阻水作用,在闸前近壁区水流下潜形成漩涡,闸前呈现复杂的三元流流态;复流态下的紊动能显著增加,强烈的紊动造成闸前床面泥沙大量启动,比连续开启泄水闸更有利于泥沙的起动,达到较好冲刷效果。     

双孔护镜门闸顶泄流水动力特性与流态特征的三维数值模拟研究

江苏南京三汊河河口闸工程采用双孔护镜闸门,为了准确揭示其典型挡水工况下(大闸门关闭,闸顶溢流)闸后水流的水动力特性与流态特征,本文建立了基于时均雷诺方程和RNG k-ε紊流模型方程的封闭模型方程组,对河口闸典型挡水工况的泄流流态进行了三维数值仿真研究。采用非结构化四面体网格和分体网格技术对复杂边界条件下的数值模拟进行优化。计算结果与物理模型试验结果吻合良好,揭示了典型挡水工况下水闸下游水流流态、涡漩结构规律和流速分布特征,对这种新型闸门的安全运行与结构稳定具有重要意义。     

多闸孔连续尾坎溢流坝优化调度数值模拟研究

以实际工程南甲水库泄洪的物理模型试验成果为基础,采用数值模拟的方法,针对调度中的各级流量,对多闸孔连续尾坎溢流坝闸门优化调度运行进行研究,通过对坝面流态、坝面时均压强、挑流形态、下游河道流速、下游河床压强和消能率等因素综合分析得出,当泄洪流量为中小流量时,闸门以少开孔开中间孔且均匀开启的原则有利;当泄洪流量较大时,则以五孔均匀开启有利。计算还发现,消能率随下泄流量的增加呈减小的趋势,且减小幅度在流量较大时更明显。