贮灰场排洪竖井排洪能力及流态 数值模拟计算

本文采用VOF方法来跟踪自由水面对大型贮灰场排洪竖井进行了数值模拟计算,利用物理模型试验数据验证了计算成果。计算研究了排洪竖井的排洪能力及主要工况流态。研究成果表明排洪能力数值模拟值和试验实测值十分吻合,数值模拟流态逼真。由此证明：数值模拟计算可以取代物理模型试验。     

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和-非饱和渗流有限元模拟

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和-非饱和渗流理论和Galerkin有限元法,建立了三维有限元数值计算模型,对该试验进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性,选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型,详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中变化情况,并计算了渗漏达到稳定时的渗漏量。数值模型计算成果与物理模型试验结果变化规律一致,论证了数值饱和-非饱和渗流方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场,并计算缺陷渗漏量。     

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和－非饱和渗流有限元模拟研究

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和－非饱和渗流理论和Galerkin有限元法，建立了该试验的三维有限元数值计算模型，对试验工况进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性，选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型，详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中不断发展的过程，并计算了稳定渗漏量。分析比较了数值模型计算成果与物理模型试验结果，两者变化规律一致。可见提出的数值模拟方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场，计算缺陷渗漏量。     

桐子林水电站明渠弯道流场三维数值模拟

采用κ～ε紊流模型结合自由面追踪的VOF方法对桐子林水电站明渠弯道消力池流场进行了三维数值模拟,并与物理模型试验值进行了比较,结果表明,计算值与试验值吻合良好.数值模拟获得了物理模型试验难以测量的流场详细信息,尤其是横向紊动特性及其发展演变的过程,结果令人满意.计算结果为导流明渠体型优化提供了重要参考,表明数值模拟应用于导流建筑物的体型优化研究中具有独特优势.     

用三维VOF模型对横置圆筒绕流流场的数值模拟

以物理模型试验为基础,利用VOF模型与RNGkε湍流模型相结合的方法,对横置圆筒绕流流场进行三维数值模拟。通过建立模型,分析不同时刻计算域内的相体积分布及其圆筒周围速度场和压力场的分布,并将数值模拟结果与物理模型试验结果进行对比,结果表明,模拟值与试验值吻合较好,且其结果符合流体动力学基本理论,并说明VOF能够有效模拟水流自由表面,适用于闸门等水工建筑物内水流流动的数值模拟。     

河闸泄流特性及对应洪水淹没范围模拟试验研究

为验证数值模拟与物理模型试验在河流水动力、河闸泄流特性及洪水淹没模拟方面的适用性,以盘锦市辽河口段双台子河感潮河段为研究对象进行了物理模型试验,随后基于MIKE系列软件(MIKE11/21/FLOOD)构建了河流水动力及洪水淹没数值模型,并与物理模形试验相互对比验证。结果表明:数值模型与物理模型模拟结果相近,两者在实际应用中各具特点与优势。     

泄水陡坡后的消力池数学计算模型选择

在工程实践中发现,泄水陡坡后消力池设计中,消力池尺寸的合适与否,往往需要物理模型实验验证,比较费时费力。通过采用数值模拟的研究方法,运用不同的数学计算模型,对不同消力池内部水流进行数值模拟,得出消力池内水流运动参数;并通过与物理模型试验结果对比可知,RNG k~ε计算模型对消力池内部复杂水流模拟较准确。今后实际工程中,可通过数值模拟的研究方法,运用RNG k~ε计算模型进行消力池内部水流模拟计算,从而完成消力池的设计与修改。     

溢洪道挑流消能数值模拟计算模型的选择

采用数值模拟的研究方法,以溢洪道为研究对象,分别采用标准k-ε模型与RNG k-ε模型,对溢洪道进行二维水气两相流数值模拟,通过与物理模型试验数据相对比,探究不同计算模型对溢洪道数值模拟计算所得数据的准确性。经验证标准k-ε模型计算所得结果较为准确,且耗时较短。     

双层悬栅消力池的水力特性数值模拟

针对物理模型试验难以得到详细的流速、压强等水力参数数据问题,利用流体力学软件FLUENT建立RNG k-ε双方程紊流模型进行数值模拟,得到消力池内最大水深、流态、流速以及压强等水力参数,通过数学模型计算值与物理模型试验值对比分析以及数值模拟计算值之间对比分析,结果表明:数学模型计算值与物理模型试验值吻合较好,且布置双层悬栅时,计算值与试验值误差较小;双层悬栅使水流产生漩涡的能力较强,从而使水流对护坦冲击较小,护坦处涌浪降低,对压强变化影响较大,说明双层悬栅具有更好的消波稳流作用。     

陡坡后消力池水流数值模拟计算中模型选择研究

在工程实践中发现,泄水陡坡后消力池优化设计中,往往需要物理模型试验验证,比较费时费力。该文采用标准 k-ε模型、及RNG k-ε模型,对不同消力池内部水流进行数值模拟,得出消力池内水流运动参数;通过与物理模型试验结果对比,发现RNG k-ε计算模型对消力池内部复杂水流模拟效果较好。今后实践工程优化中,可运用RNG k-ε计算模型进行消力池内部水流模拟计算,优化消力池的设计参改。     

宽尾墩-跌坎型底流联合消能工水力特性试验研究

通过水工模型试验着重分析比较了宽尾墩-跌坎联合消能工与跌坎以及常规消能工消力池内的水流流态、临底流速以及脉动压力等,并根据试验结果拟合分析了该联合消能工的强迫水跃长度公式。试验结果表明,该种新型的消能方式改善了跌坎消力池内的水流流态,降低了消力池内的临底流速和脉动压力,缩短了消力池的长度,减轻了下游河道的冲刷,并且能很好地利用宽尾墩良好的消能率,克服宽尾墩挑射水流对消力池底板的冲击问题,为类似工程提供了参考,同时也丰富了泄洪消能工的型式。     

溢流拱坝反拱型水垫塘性能的原型观测与模型试验研究

对长潭岗水电站反拱型水垫塘的动水荷载、底板扬压力、锚固钢筋应力、拱端推力等进行了原体观测,并与水工模型试验结果相验证。结果表明反拱型水垫塘可较好地协调地形、结构和水流条件,曲线形状可使水流平顺;由于采用了拱型结构,底板由抗浮稳定转为抗轴向力,从而改善了底板的受力条件。为了预估不同工况条件下水垫塘的工作特性和进一步完善反拱水垫塘设计理论,还对反拱型水垫塘三维流场进行了数值模拟和进一步的水工模型试验。     

溢洪道挑流鼻坎水气二相流数值模拟研究

针对某溢洪道挑流消能存在的问题,采用VOF方法、立方体网格和k-ε紊流模型对溢洪道整体水力特性进行了三维数值模拟,对挑射水流流态、水舌掺气、水垫塘底板压强、下游河道流速等方面进行了分析。将某溢洪道由原高低式挑流鼻坎修改为差动式后,增大了下泄水流入水范围,提高了挑流消能的消能效率,减小了水垫塘底板压强,降低了下游河道水流流速。优化方案数值模拟结果得到了模型试验结果的验证。     

水垫塘的水流特征及其综合评价指标

 高坝下游挑跌水流在水垫塘内的流态是相当复杂的。定性上可看作为淹没冲击射流和淹没水跃流的混合流态。一方面射流入水后沿程不断扩散，在冲击区对水垫塘底部产生巨大的冲击压力，具有淹没冲击射流的特征；另一方面在冲击区下游，高速主流贴近床底并沿程扩散和迅速跃起，同时在主流区的顶部形成较大的表面漩滚区，流态特征类似于淹没水跃流。针对这种混合流态，提出一个综合评价水垫塘消能效率的新指标，以便为水垫塘设计提供科学依据。     

高土石坝大交角挑流消能水垫塘优化布置

通过如美水电站整体模型试验,从水流流态、水垫深度、动水压力、下游河道流速分布等特性,对比研究了增设二道坝和降低底板高程两类优化方案。结果表明,大交角挑流消能水垫塘下游增设二道坝,其效果与二道坝高度、泄量、河谷宽度等密切相关,会恶化出流与下游河道的衔接;降低水垫塘底板高程对下游衔接影响较小,且可有效增加水垫深度,降低水垫塘临底水力指标。     

环境压力对高拱坝水垫塘水力特性的影响

本研究在常压和减压不同的环境压力下，研究了水垫塘内水流的流态特征、入水射流垫塘底板的冲击压力和脉动压力强度以及拱坝下游坝面的紊流脉动压力强度的特性，给出了不同环境压力下动水冲击压力的沿程分布、脉动压力强度沿程分布以及空间相关曲线。由试验成果发现，减压使水垫塘内水流流态及水力要素均发生变化，本文就这一现象作了初步的讨论分析     

水垫塘底板的试验仿真模拟研究

以模型试验为手段研究拟建工程水垫塘底板的稳定性问题，其关键在于模型的相似性和模拟方法的可靠性，文中结合某高拱坝水垫塘底板稳定性的研究，从水垫塘水流形态、底板块上举力的成因等方面，阐述了底板块的水动力学和结构动力相似性以及边界条件相似的试验模拟方法，力求模型仿真性强，特别是对模拟块间隙宽度的论证非常有意义，试验结果表明，用加重橡胶进行的试验仿真模拟－－水弹性模型，较为真实地反映了水垫塘底板块的动力学特性。     

水垫塘三元复杂紊流场试验测试研究

本文采用了五孔毕托球结合压力传感器，通过微机自动的采样和处理，设计了一套可施测三元流场的测试系统，并测试了一大比尺模型的多股水舌入射水垫塘塘内的三元流态，首次得到水垫塘水流流态的概化图，揭示了多股水看入射水垫塘形成的塘内复杂的流态特征，并将其流态特征归类为三个区：水舌入射区，螺旋流区和扩散区，并对每个流区作了分析。     

NUMERICAL SIMULATION OF 3-D FLOW FIELD IN ARCIFORM PLUNGE POOL

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｐｌｕｎｇｅｐｏｏｌ,ｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｓｈｏｕｌｄｂｅｕｎｄｅｒｓｔｏｏｄｉｎｄｅｐｔｈ .Ｉｎｆａｃｔ,ｔｈｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅｏｎｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｐｌｕｎｇｅｐｏｏｌｉｓｔｈｅｂａ     

导流洞出口消力池内设置悬栅消能工试验研究

通过对新疆迪那河五一水库工程导流兼排沙洞水工模型进行泄流试验,研究悬栅消力池的型式、体型、数量等参数对消能效果的影响,最终确定悬栅消力池内加17根栅条、池后采用1/8进行变坡的优化方案。试验结果表明：悬栅的设置,改善了消力池内水流的流态,降低了池内的最大水深。在设计水位下,设置悬栅后使消力池内最大水深由原来的19.4 ...