小流量竖井旋流消能模型试验研究

竖井旋流消能结构水力特性极其复杂,理论计算尚处于发展阶段,在小流量下,理论计算和体型设计是否可行,需要通过模型试验研究进行验证。文中采用1:15大比尺整体模型开展试验研究,结果表明小流量竖井旋流消能计算竖井直径时,半经验公式中,假定的=1.61偏小,r/R临界值需调整为0.60。     

旋流竖井中部消能水垫数值模拟分析研究

采用数值模拟的方法,以现阶段实际工程应用中,最大流量竖井旋流泄洪洞为研究对象,对竖井中部形成的消能水垫进行分析研究,得到结论:在流量667 m3/s时,收缩面直径为6.6 m、上收缩角为20°,竖井中部成功形成预想的消能水垫;相同工况下,在消能水垫装置上方,及其下方一定范围内,高程相同的位置,设置消能水垫后水流的壁面流速均小于不设置消能水垫时的壁面流速,即消能水垫装置起到了一定的消能效果。     

双沟水电站生态放流系统竖井旋流消能模型试验

针对双沟水电站的旋流消能模型验收工作,对泄流能力、渐变段与涡室流态、消力池及下游水流流态等试验,发现并改进了相关设计,为双沟水电站的旋流消能系统的设计施工提供了可靠的依据。     

旋流式竖井底部消能区压力特性研究

旋流式竖井主要利用水流的螺旋运动和底部消能区消能,是一种较为新型的泄洪消能工,但在高水头、大流量条件下,旋流式竖井泄洪洞内水流流态复杂,底部消能区承受较大压力,对结构安全形成严峻考验。通过1/30模型试验与理论分析的方法研究在不同深度下底部消能区侧壁及底部的压力特性,并针对环状水跃位置不易确定的问题提出一种新的思路确定底板的冲击压力,给出底板最大冲击压力的计算公式。结果表明:旋流式竖井底部消能区侧壁压力与井深关系不大,随流量同步增减,则控制侧壁结构的因素是大流量时的压力;各体形下侧壁压力最大值均出现在竖井侧壁最低点,随着竖井深度加深,最大时均压力呈增加趋势;通过拟合的底板最大冲击压力公式,建议竖井深度与直径比大于1.2。     

竖井旋流内消能技术在双沟水电站的应用

竖井旋流内消能工作为新型的生态流量泄放设施,目前几乎没有可依据的设计规范和借鉴的实际工程。文中在借鉴国内外已有工程经验的基础上,做了大量的、系统的和全面的模型试验,结合工程地质、地貌条件和枢纽布置条件,设计和布置了竖井旋流式内消能工。     

用于生态流量泄放的竖井旋流内消能技术

竖井旋流内消能技术是一种新的生态流量泄放设施,但其设计标准和工程经验较少。介绍了用于生态流量泄放的竖井旋流内消能技术设计思路、方案及水力计算经验公式,并通过模型试验对其体型进行了优化,解决了泄流能力的协调与匹配问题,通气孔的设计、下游水深的影响等问题,以及掺气、脉动、振动、空化空蚀、雾化、下游河床及岸坡的冲刷等问题。     

坝内单进口旋流式竖井加洞塞组合消能试验研究

针对水电工程开发面临的坝高、流量大、河谷窄的问题,提出了新型的坝内旋流式竖井泄洪消能;其结构简单、泄流稳定、工程投资低、可减轻下游河床冲刷、改善坝区环境。通过多方案试验研究,寻求适合高拱坝的大泄量、高消能率的结构型式。     

公伯峡水电站旋流消能技术应用成果通过专家鉴定

2007年2月9日，中国水力发电工程学会在北京主持召开公伯峡水电站旋流消能技术应用成果鉴定会议。以两院院士潘寐铮为主任的9名专寐组对公伯峡水电站竖井式水平旋流消能技术应用研究成果进行了鉴定。中电投集团公司、黄河公司、西北院、水科院、西北水科所等有关单位的领导、研究成果参与人员参加了会议、     

竖井进流水平旋流式内消能工的水力特性

随着国内外高水头水利枢纽工程的日益兴建，寻求新的消能途径解决高水头大流量条件下泄水建筑物的安全和消能问题是高坝水力设计中亟待解决的难题之一。本文对竖井先进流水平旋流式内消能工进行了试验研究，给出了过流能力，消能率，时均压力等水力参数的研究成果。     

竖井旋流内消能技术在辽宁恒仁水电站的应用

竖井旋流消能是一种新型水力消能技术,能够克服大型水电站导流洞常出现的雾化、空蚀破坏、水力冲蚀等有害现象,也可作为维持环境生态流量的有利措施应用于水电站工程建设中。本文结合辽宁恒仁水电站竖井旋流内消能工的设计施工实践与经验,对该技术应用的布置方案、设计要素、参数选择、水力计算等进行简要分析研究。     

竖井进流水平旋流式内消能工的空化特性

竖井进流水平旋流式内消能工是一种泄流能力强、消能率高、可节省总工程投资的新型消能工。运用这种新型消能工将施工导流洞改建为永久泄洪洞是解决高坝水力设计中泄水建筑物的安全和消能问题的新途径。本文对该种消能工的空化特性进行了试验研究，给出了旋流器收缩比为０．３５时的空化基本特性，并提出在起旋器升坎后直接补气是减免起旋器升截后空化的一项有效措施。     

具有消能井的竖井溢洪道及其消能率计算

本文通过国内外６个竖井（又称塔式或井式）消能溢洪道水力学模型试验研究，对其流态、消能、脉动压力等进行了研究、计算和分析，说明这种消能竖井溢洪道的最大特点是：消能率高达７１％－９７％，将绝大部分能量直接在竖井内及其流道中消除掉，因而有可能利用施工导流隧洞作为泄洪洞，不必另建专门的泄洪洞及消能工，以及护岸工程。所以，这种型式的溢洪道具有很高的经济价值。比其他型式的溢洪道约可节省５０％的资金。试验研究成果表明它可用于水头高达２００ｍ以上，泄洪量达４０００ｍ３／ｓ的水利水电工程。     

涡流竖井消能初步研究

通过模型试验，提出了竖井涡流消能工的消能率、泄流能力、流量系数等指标。论述了在高落差情况下以消能率计算消能效果容易产生的误解。以及以流速值来判断同一泄水建筑物的不同消能工的消能效果的直观性。提出了针对四川山区特点应进一步研究的方向     

导流泄洪洞射流-旋流梯级内消能工竖井出口体型优化

梯级内消能工是解决导流泄洪洞消能效果不佳的重要思路，具有重要的理论和实践价值。此次研究以梨树园子水电站为例，利用数值模拟的方式探讨了导流泄洪洞射流-旋流梯级内消能工竖井出口体型优化问题，获得的最优方案可以为背景工程设计建设和相关类似研究提供有益的支持和借鉴。     

竖井旋流泄洪洞消力井深度对竖井消能率影响的数值模拟研究

在竖井旋流泄洪洞中,下挖消力井深度对竖井消能率有较大影响,但在工程中关于消力井合理设计深度的参考资料比较少。运用数值模拟方法,对竖井旋流泄洪洞不同竖井高度和消力井深度竖井消能率进行研究,可为消力井的合理应用提供依据。研究结果表明:应用消力井会使竖井的消能率增加,当竖井高度为50 m~110 m时,随消力井深度增大,竖井消能率变化趋势为先增大后减小;当竖井高度大于120 m时,消力井对竖井消能率影响较小,竖井消能率只有较小增加。更多还原     

折板消能竖井中的折板功能分析

折板是折板消能竖井的关键结构。本文以模型试验为依托,测试了折板消能竖井的水力特性,分析了不同典型位置折板的功能及布置准则,结果显示:首层折板的主要功能为承接和调节水流,使其平顺地跌向次层折板,首层折板与竖井入流口的间距是影响首层折板功能发挥的主要因素,该值过大易引起水流不能跌至首层折板或水流直接冲击中隔板等不利现象;中间层折板的主要功能为消能,折板间距是影响其功能发挥的主要因素,折板间距过大会影响消能效率,过小会影响过流能力;水下折板的主要功能为消能和除气,根据试验资料,当水下折板至少设置2~3层时,即可良好地满足其功能需求。     

竖井旋流泄洪洞洞内流速分布试验研究

通过模型试验,对竖井旋流泄洪洞竖井壁面流速和压强进行了测量,分析了竖井段的沿程水头损失和压力分布特性.计算结果表明:竖井旋流泄洪洞的能量损失主要由两大部分组成:①壁面摩擦造成的沿程水头损失;②水流进入竖井底部水垫造成的能量损失.分析研究后认为:当竖井高度较小时,水垫消能占主要部分;当竖井的高度增加时,竖井消能所占比例将不断增大.     

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。     

竖井旋流泄洪洞竖井壁面新型掺气方式试验研究

针对传统的旋流竖井泄洪洞在高水头大流量运行过程中,存在发生壁面空化空蚀的风险,提出壁面全程掺气旋流竖井。通过试验,对竖井段掺气水流的流动特性进行了研究,对竖井壁面的压力、空腔长度,掺气浓度进行了测量。结果表明,采用这种新的掺气方式,竖井沿纵向全程产生了稳定的掺气空腔、掺气效果明显,整个竖井壁面均为含气浓度较高的掺气水流,减免了整个竖井壁面出现空化空蚀破坏,并且竖井壁面压力稳定,不会对竖井壁面的结构安全造成影响。