天桥水电站泄洪闸消能设计修改

天桥水电站新建泄洪闸设计方案采用消力墙式消力池,在设计流量及校核流量情况下运行时,消力池的流态及消能不满足要求,呈现远驱式水跃,甚至急射流状态。针对泄洪闸消能设计存在的问题,通过模型试验研究,分析了消力墙体型与相应位置对水流流态的影响,进而将消力墙剖面修改为折线型,池长增至64m。修改设计后有效地改善了消力池的水流条件,实现了充分的水跃消能。     

竹银水源工程平岗泵站消能调节池水工模型试验研究

采用正态模型试验对珠海市竹银水源工程接入平岗泵站消能调节池和进水间的水流特性进行研究,论证调节池中间隔墙的必要性;优化比选调节池与进水间开口宽度;增设并比选了调节池消能工;并对流量控制阀的紊流范围进行分析,推荐阀后稳定消能管道长度。通过对调节池结构的修改,调节池及进水间的水流流态均得到了改善。     

乌鲁木齐河分洪工程渠首枢纽水工模型试验研究

针对新疆乌鲁木齐河分洪工程渠首枢纽布局特点,采用1:40几何比尺建立了渠首枢纽整体模型.通过模型试验,观测和分析了各特征洪水条件下,枢纽上下游水流流态、流速分布,泄水排沙建筑物的泄流能力及下游冲刷等.通过模型试验对导墙体型和枢纽下游多种消能形式进行了多方案的比较,并最终推荐了双圆弧导墙形式,提出了取消消力池,采用钢筋笼...     

岗曲河二级水电站护坦导墙的试验研究

由于岗曲河二级水电站泄洪闸下游紧接一弯道,在模型试验中,在下游弯道影响下,泄流在下游河道出现了水流扩散不充分、大范围回流及河道冲刷过深等对下游消能防冲极为不利的问题.为解决这些问题,在护坦加一导墙进行试验.试验表明,通过与无导墙时的水流流态和冲刷情况相比,在主要运行工况下,加导墙后的水流流态大为改善,冲刷深度及范围也大幅减小,取得了良好的消能防冲效果,验证了在护坦上加导墙工程措施的合理性.     

广州市人和拦河坝重建工程电站修改及增加电站效益试验研究

通过动床和定床物理模型试验研究,提出了设计方案尾水渠出流不能与下游河道水流平顺衔接、电站尾水渠下游段的导流墙较高影响了尾水的扩散、电站导墙及电站尾水渠导流墙外侧冲坑较深威胁了电站厂房和尾水渠导流墙的安全等问题,从而提出了工程修改方案,修改方案提高了电站的发电效益和有效保护电站厂房和尾水渠导流墙的安全运行。     

某水库溢洪道方形消力竖井优化研究

某水库工程侧槽式溢洪道方形消力竖井水工模型试验表明,由于竖井断面尺寸和深度较小,宣泄校核洪水时部分水流直接冲击泄洪洞段进口底板,造成洞进口段流态恶劣。宣泄校核洪水时竖井段各测点的计算空化数介于0. 13～0. 82之间,井壁处个别位置的空化数略小于初生空化数,可能产生空蚀。设计洪水和校核洪水时消能竖井消能率约为53%。应用RNG k-ε模型并结合VOF方法通过系列数值模拟试验对消力井的设计方案进行修改优化,提出了增加消力井深度至8 m、方井宽度增加至8 m的方案,其余尺寸不变。数值模拟数据表明,消力井的尺寸满足设计和校核洪水的安全泄流要求,校核流量工况消能率达到65. 55%,消力井最大负压相对于原方案降低了约为50%,最小空化数由原方案的0. 13提高到了0. 38。     

坝下消能工局部水流的数值模拟

本文针对坝下消能工紊流的特点，建立了曲线坐标下带自由表面、强紊动水流的数学模型，并编制了坝下消能工数值实验室的大型软件包。利用该软件包对坝下消能工中复杂水流进行了数值模拟，并通过动态显示技术以形象的图形输出，从而可以灵活地修改模型或原型的形状和参数，方便地进行系列数值实验或不同方案的比较，为泄水建筑物消能工的方案选择和设计提供足够精细和准确的数据，有助于数学模型逐步地取代费时耗物的物理模型实验。     

糙条消能工对弯道水流动能调整试验研究

糙条消能工是一种新型消能工程措施。结合新疆"635"溢洪道整治工程,采用糙条对弯道水流进行消能辅助,通过改变糙条的布置型式,设置6种不同工况,对加糙水位变化率、水面线、横断面均匀度、水面横比降、断面流速分布、下游水流恢复长度、断面动能计算和动能调整系数等评价指标进行了分析。研究结果表明:有糙条工况能够增大加糙水位变化率,弯顶断面加糙水位变化率的变化不同于其他弯段断面;糙条高度的增大和条距的减小对弯道水流及下游出口水流有良好的改善效果;通过对弯道段典型断面的动能计算,得出糙条的设置可大幅度削减水流的动能,改变动能调整系数,进一步说明糙条消能工对弯道水流动能有很大的调整作用,突显了糙条消能工良好的消能辅助作用。     

坝身泄水孔窄缝消能工三维水动力特性数值模拟

本文采用双方程紊流模型对中孔窄缝消能工的出流进行了三维紊流数值模拟，给出了侧墙压力分布、流场、挑流水面线等水流特性。计算结果和模型试验数据对比，两者吻合较好，对不同底板挑角的方案进行的比较计算结果，发现底板挑角对水流特性有着明显的影响。     

向家坝工程坝面隔墙水动力特性及体型优选研究

向家坝水电站混凝土重力坝采用底流消能形式,溢流坝坝面的表孔和中孔采用高低坎间隔布置,各孔之间的水流以隔墙分开.当大坝大流量泄洪时,部分隔墙淹没在消力池中水跃的跃首位置,在低频大幅水流波动的作用下,其动力响应和稳定性问题十分突出.通过模型试验研究了隔墙在泄洪时的水动力特性,并将模型试验结果应用于有限元数值计算,分析了隔墙的模态和动力响应,进而评价其安全稳定性,得出的结论是:隔墙在泄洪时不会发生与水流的随机共振,但是,靠近挑坎的隔墙根部动应力较大,因此,在隔墙的结构设计时应采取适当措施(如:配筋)予以加强.同时,为了改善隔墙的受力条件,通过体型方案优选得到受力条件较好的隔墙体型.该成果有实际的应用意义,可为今后类似的工程提供参考.     

NUMERICAL SIMULATION OF 3-D TURBULENT FLOWS OF PLUNGE POOL AND ENERGY DISSIPATION ANALYSIS

A 3-D numerical model for simulating the complicated turbulent flows was developed and the code was made. A numerical calculation of the plunge pool of Laxiwa project in China was carried on. Those 3-D distributions of velocity,pressure on bottom wall,turbulence kinetic energy and turbulence energy dissipation rate are revealed in detail and the detailed flow patterns of plunge pool were shown. By studying on the characteristics of turbulent diffusion and energy dissipation,the calculated results show that the major turbulence and energy dissipation are taken place near the axis of water jet. The calculated results also indicated that the calculated maximum impact pressures on the bottom wall of the plunge pool have a good agreement with those obtained by physical hydraulic model test.     

低水头电站导墙布置对进水口流态的影响

以某低水头水利枢纽电站工程布置为实例,首先采用物理模型的方法,观测分析了导墙布置对电站进水口流态的影响,并针对导墙附近形成的局部漩涡予以理论分析,提出导墙附近漩涡的形成规律;然后利用标准k-ε紊流模型对各工况进行了数值模拟,在此基础上,进一步从三维流态、断面流速分布及紊动能等方面,分析了影响电站进水口流态的因素,即在水力要素一定的情况下,导墙长度对进水口断面流速分布存在一个临界长度,为今后其他工程电站导墙布置提供了参考,有一定的借鉴意义。     

水垫塘三维紊流数值模拟及消能分析

开发了能模拟复杂紊流的三维数学模型，编制了大型计算程序，针对拉西瓦水垫塘进行了数值模拟，揭示了水垫塘内速度，压力，紊动能及其耗散率的三维分布规律，获得了详细的水垫塘流态特性。研究了水流紊动扩主消能特性，反映出紊动和消能大量地发生在射流轴线附近，计算所得的底板最大冲击动压与实验值进行了比较，二者符合良好。     

不同组合连接体形下旋流式竖井水力特性试验研究

通过物理模型试验和理论分析相结合的方法研究了不同组合连接体形下旋流式竖井的水力特性,总结出竖井涡室内的4种典形流态,其中,自由旋流流态最适合于旋流式竖井.通过进一步研究进口体形和消力井深度对流态和消能率的影响,得出折流角变化对消力井侧壁及底板压强影响不大,消力井边壁及底板均不会出现负压;流量的增加会减小消能率,折流角和...     

惠州抽水蓄能电站上库溢流坝阶梯消能试验研究

介绍惠州抽水蓄能电站工程概况,建议将上库溢流坝挑流消能改为底流消能方式。通过水力模型试验研究,推荐溢流坝采用“坝面削角阶梯+底流消力池”的联合消能方案。试验表明,削角阶梯坝面末端泄流的动能只占相应光滑坝面动能的30％以下,相应动能消能率达70％以上,消能效果较显著,大幅度减小了溢流坝下游消力池的尺寸和工程量。     

鱼道进口补水消能数值模拟研究

鱼道设计中常采用进口段开挖设置补水消能池的方式提高鱼道进口流速,强化其诱鱼、集鱼、进鱼能力。而补水水体与消能池水体掺混,会对鱼道内水体产生明显扰动,导致鱼道内(消能池部位)流态紊乱。为了能够完整捕捉尺度小、变化复杂的紊动流场结构,获得适合鱼类洄游的紊动能分布,采用三维数学模型对某电站鱼道进口补水消能复杂三维流场进行模拟研究,求解紊动能参数,优化了盖板补水消能方案。研究结果表明：在消能池顶部设置盖板,补水水流自盖板间的缝隙进入鱼道,可强制将大尺度紊流涡团变成小尺度涡团,涡团尺度变小后,黏性切应力易于将紊动能转化成内能而耗散掉,使鱼道内紊动能降低;另外,通过调整盖板缝宽,使补水出流相对均匀,也可降低紊动能;缝宽首尾窄、中间宽的布置型式使各缝隙垂向流速分布较为均匀,有利于鱼类洄游。研究成果可为此类工程过鱼设施进口段设计提供科学理论依据,以获得稳定、均匀的补水水流,提高鱼道进鱼能力。     

彭水水电站泄洪消能优化研究

根据彭水水电站泄洪流量与单宽流量大、下游河床狭窄水位变幅大的特点,结合施工工期要求,采用全表孔泄洪,利用弧形重力坝向心作用采用挑流消能,下游采用护坡不护底的防冲方式.在两家科研单位的模型上,通过优选的消能方案,可使下游两岸坡脚的冲刷深度减少约10 m,减少了防冲墙的深度,缩短了施工工期,降低了施工难度.     

高水头平板闸门小开度的数值模拟与试验对比

在高水头平板闸门小开度运行条件下,闸后水流流态较为复杂,采用目前计算水面线的公式来研究具有较大难度。Fluent具有稳定性好、收敛速度快的优势,通过结合高水头下平板闸门小开度的水工模型试验利用其建立合理的数学模型,模拟三维门槽水流的速度场与边壁的压力分布,计算模型进口段以及闸后段水流的压力、流速场、紊动能和紊动能耗散率等的分布规律。将数值计算结果与试验实测结果进行对比分析,二者结果基本吻合,验证了数值模拟方法处理工程问题的可行性。     

泄洪洞旋流阻塞消能的数值模拟

运用标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型、Realizableκ-ε模型、标准κ-ω模型,并结合VOF法对公伯峡水电站右岸泄洪洞的水流进行数值模拟,利用原型观测资料对计算结果进行对比验证,结果表明RNGκ-ε模型的模拟结果与原型观测资料最为接近。在此基础上,把原泄洪洞的旋流洞及其后段简化为直洞并在直洞不同位置布置阻塞,然后应用RNGκ-ε模型对其内部水流进行数值模拟,通过比较消能率、沿程压力及流场空化数分布,得出阻塞最佳布置位置,并给出最佳位置下水流的湍流特性。     

半圆管惯性分离器气固两相流动数值模拟

采用数值方法对半圆管惯性分离器内的两相流动进行了模拟,连续相、颗粒相、颗粒轨迹计算分别采用雷诺应力模型(RSM)、离散相模型(DPM)和随机轨道模型。得到了该类分离器内的速度、压力、湍流强度、湍动能、耗散率等的分布情况．气流速度对颗粒轨迹、分离效率、阻力的影响,颗粒浓度与分离效率的关系,以及最佳颗粒浓度及磨损的大致区域。