东风水电站溢洪道工作门槽的空化特性研究

本文针对东风水电站溢洪道,着重分析研究了其门槽的空化特性,指出了影响门槽空化的因素:来流条件、进口边墙、堰面曲线、门槽结构尺寸、过闸流态。通过试验研究为设计部门推荐出了适合于工程的合理方案。     

胸墙式泄洪闸模型试验及数值模拟优化研究

胸墙式泄洪闸采用孔口出流泄洪,沿程的水流流态和衔接形式复杂。为验证泄洪闸设计的合理性,采用水工模型试验和三维数值模拟相结合的方法,对泄洪闸的过流能力、水流流态、流速分布及压力分布等水力学参数进行了分析,对进口导墙和胸墙形式进行了优化设计。试验结果和数值计算结果吻合良好,优化后的泄洪闸进口流态良好,进水顺畅,且堰面负压较小,同时能将泄洪闸的泄流能力提高3%~5%。     

新疆某工程表孔溢洪洞水工模型试验研究

通过建立表孔溢洪洞减压模型试验,在不同水位泄流条件下,对泄洪洞的进口段、竖井段的水流流态、动水压力、水流空化数进行观测分析,试验结果显示:进口为稳定的溢流堰自由泄流,进口及竖井水流流态较好,溢流堰跌坎及竖井环形掺气坎后均能形成稳定的掺气空腔;溢流堰面、竖井内的压力分布合理;水流空化数均满足规范要求,不会发生空化水流。     

三溪浦水库组合结构型式溢洪道水工模型试验研究

浙江省鄞州区三溪浦水库为一座中型水库,溢洪道采用开敞式布置,溢流堰由正堰和侧堰组成,进口结构型式及水流条件复杂,理论计算较难把握。为验证维修加固工程溢洪道水力计算的合理性,按SL 253—2000《溢洪道设计规范》要求进行了模型试验研究。通过各工况下过流能力、水流流态、压力分布、流速分布、水流空化数等方面的综合分析研究,率定出了较为翔实可靠的流量系数、泄槽边墙高度、明渠底坡等设计参数,为优化调整设计和今后水库科学调度提供了可靠依据。     

江西大塅水库新增溢洪道水工模型试验研究

通过1∶40水工整体模型试验,研究了大塅水库新建溢洪道的泄流能力、水流流态、压力特性、水面线及下泄水流的消能防冲效果等。试验发现溢流堰面出现了较大负压,通过对溢流堰、溢洪道进口段喇叭形边墙、泄槽过渡段、泄槽渐变段以及挑流鼻坎等体型参数的优化,提出了能基本满足设计综合要求的优化布置方案,其试验研究成果可供相关工程参考。     

阶梯溢洪道水力特性试验及数值模拟

通过对阶梯溢洪道进行模型试验研究,验证了侧堰的过流能力,研究了典型断面流速、压力及水深在不同工况下的变化规律。试验结果表明:侧堰的过流能力满足设计要求,在各工况下,水深小于边墙设计高度,阶梯段各点空化数小于初生空化数,不会引起空蚀破化。根据原设计方案使用FLUENT对阶梯溢洪道进行数值模拟实验,并将数值模拟计算结果与模型试验结果进行对比分析,发现数值模拟计算结果与物理模型试验结果吻合良好,为深入分析阶梯溢洪道陡坡流场提供可能,同时,为体型结构优化提供技术保障。     

基于FLUENT软件的溢洪道三维泄流数值模拟

基于Fluent软件,对某水库溢洪道进行了三维数值模拟。结果:数值模拟计算得到的泄洪时流速分布、泄流能力、沿程水面线及动水压力结果与物理模型试验结果吻合良好。说明:溢洪道三维数值模拟方法可行,可供设计参考。     

黄山洞水库溢洪道除险改造消能研究

黄山洞水库溢洪道陡槽段为变宽、变坡的梯形断面陡槽,由于其溢洪道泄流能力不足、陡槽段坡面结构老化和开裂、下游河道河床下切和水位下降、消力池消能不充分等原因,需进行除险改造。通过水力模型试验,将原溢流宽顶堰修改为驼峰堰,满足了溢洪道泄流能力要求;陡槽段设置了不连续的外凸型价梯,削减了溢洪道陡槽段泄流能量,降低了陡槽段和下游消力池入池流速,改善了陡槽段流态,妥善解决了溢洪道下游消能防,中问题。本项目成果已付诸工程实施,效果良好。     

KST水电站溢洪道水工模型试验优化

通过建立KST水电站表孔溢洪道水工模型,对溢洪道的泄流能力、上游进口流态、堰下游平面渐变收缩角度及消力池体型等进行了试验优化。试验优化结果:进口两侧导流翼墙采用椭圆曲线,泄流能力显著提高14%;检修门槽宽深比为1∶1.7,自身抗空化能力较好;通过增加消力墩,消力池长度降低50 m。实施后经现场实测:各项指标均与试验优化结果一致,优化效果好。     

某水库溢洪道优化设计模型试验研究

泄流消能设施的合理设计对保证水利工程的安全运行具有重要意义.本文采用模型试验的方法对某水库溢洪道结构设计进行优化研究.试验结果显示,溢洪道原设计方案的泄流能力不能满足设计要求,一级泄槽和二级泄槽段边墙高度较低,富余度明显不足,迷宫堰的背坡面部位存在比较明显的负压区.针对原设计方案,提出了增加迷宫堰的总宽度,缩短泄槽段长度,增加溢洪道泄槽段边墙高度,减小泄槽进口的宽度以及增加挑流鼻坎长度的优化方案.优化方案条件下的过流能力和边墙高度满足过流要求,沿程基本无负压,空化影响可以忽略不计,下游冲刷不会对工程运行造成比较明显的负面影响,基本满足设计要求,建议在工程设计中采用.     

水工模型试验在南沟门溢洪道设计中的应用

通过南沟门水库溢洪道整体水工模型试验,对溢流堰泄流能力、泄槽侧墙高度、挑流鼻坎型式进行验证优化。结果表明:试验实测下泄流量系数达0.46,较设计流量系数0.45稍高,说明流量系数取值合理,泄流能力满足要求。根据流态观测、试验结果,提出减小外边墙半径、底板高程采用水平与下平流段泄槽衔接、在挑坎内临外侧墙加设贴角、从起始断面至出口断面螺旋升至6 m的优化措施,可有效解决原设计鼻坎流态问题。     

军民水库溢洪道堰面水动力特性试验研究

为探究军民水库溢洪道泄流时驼峰堰的水动力特性,采用模型试验验证和公式推导相结合的 方法,重点研究了军民水库驼峰堰的过堰流态、动水压强分布和泄流能力等水动力特性。结果显示:溢 洪道堰面流态稳定,堰面压强分布规律基本呈“马鞍形”,下游泄槽段内出现一定的菱形波;实测流量比经 验公式计算流量略大,表明驼峰堰压强分布符合急变流动水压强一般分布规律;采用经验公式计算泄流能 力时,驼峰堰溢流宽度需采用堰顶平均过水宽度,计算流量基本能够满足要求,并留有一定的超泄能力。     

鸭河口水库除险加固工程溢洪道水工模型试验

为了验证鸭河口水库除险加固工程溢洪道设计布置方案的合理性,根据重力相似准则,采用比尺1:55的整体正态模型对溢洪道进出口体形、泄流能力、水流流态、流速分布、压力分布、消能防冲、空化气蚀等进行了系统研究.不同方案的对比试验结果表明:方案二优于方案一,同时建议加高溢洪道进口圆弧翼墙及墩头的高度,并注意加强下游回流区对两岸岸...     

双吸离心泵空化性能试验验证与数值模拟

对一台双吸离心泵的能量特性和空化外特性进行了试验测量,基于SST k-ω湍流模型及Zwart-GerberBelamri空化模型对双吸离心泵内部流动进行数值模拟,计算得到的双吸离心泵扬程曲线、效率曲线及扬程随有效空化余量变化曲线与试验结果吻合较好。数值模拟结果表明:随着有效空化余量的减小,叶轮内低压区从叶轮进口处向出口处渐渐扩大,叶轮内空化沿叶片吸力面从叶片头部向叶片尾部逐渐发展,并集聚在叶片吸力面顶部附近;泵扬程下降的主要原因是叶轮内空泡的阻塞作用,并叶轮内空化发展到一定程度时叶轮流道内出现旋涡区,使影响叶轮内部流态,导致泵扬程突降。     

沟水坡水库溢洪道弯道水流数值模拟

溢洪道是确保水库安全的“太平门”,水库工程的关键组成部分，其设计和布置合理与否，直接影响到水工建筑物的安全。为了验证沟水坡水库溢洪道除险加固方案设计合理性和优化的可能性，基于沟水坡水库溢洪道模型试验水面线实测数据，采用CFD数值仿真方法，结合VOF水气两相流模型和RNG湍流模型，对不同工况洪水下沟水坡水库溢洪道水面线进行模拟，模拟结果与沟水坡水库溢洪道模型试验实测数据吻合较好，验证了数值仿真具有较高的精度。在此基础上，对不同工况下沟水坡水库两级跌水消能段的水位流量关系、水流流态等水力特性进行模拟，分析原设计方案存在的问题，进一步提出优化方案，为后期工程除险加固提供了重要参考。     

竖井式溢洪道进水口体形优化设计与研究

进水口体形设计是竖井式溢洪道设计关键问题之一。通过物理模型试验与数值模拟相结合的方法,对海南琼中抽水蓄能电站的竖井式溢洪道进水口进行优化设计,最终确定了在环形溢流堰堰顶增设6道不等高导流墩的布置形式。溢洪道进水口优化设计后,有效改善了堰顶流态,减小了进口库水位波动,增大泄流能力。     

高海拔地区台阶式溢洪道水力特性研究

为了探究高海拔地区台阶式溢洪道水力特性,对坝顶位于海拔 2 586.0 m,斜坡角度 θ=32° 的某大坝台阶式溢洪道进行了模型试验。通过改变来流流量,研究了 3 种不同工况下溢洪道台阶竖直面及水平面时均压强、水面线、流速、脉动压强等水力特性。结果表明:在 3 种试验工况下,台阶式溢洪道不仅具有较高消能率,而且不会发生空化空蚀破坏;溢洪道竖直面及水平面压力沿程为跳跃式分布;水深及流速在台阶溢洪道上达到某一值后,基本稳定。该结果可为高海拔地区的台阶式溢洪道优化设计提供参考依据。     

黄池沟配水枢纽分水池侧槽退水道水力特性试验研究

结合黄池沟配水枢纽对分水池侧槽退水道的设计要求,通过水工模型试验对侧槽退水道的水力特性进行了研究,测量了退水道水流流速、压强、水深等水力学参数,对侧堰过流能力、水面线、陡坡段水流空化及消力池流态进行了分析评价。结果表明：设计流量下侧堰满足过流能力要求,边墙高度满足过流水深要求;秦岭隧洞不会出现明满流交替现象;陡坡段受空化水流破坏的可能性较小;消力池流态差,大流量时不满足水跃消能要求,建议通过进一步的模型试验来重新设计消力池。     

某山区溢洪道流态优化和消能试验研究

某山地溢洪道入流角度过大,且水流受圆弧段弯道离心力的影响,溢洪道外侧水体壅高明显,严重影响下游的衔接消能。在不改变原平面布置情况下,采用物理模型试验方法对溢洪道进行了优化设计,上游入水口及弯道衔接段设导流墩,下游陡槽段采用台阶式溢洪道的防冲消能体形,并对水流流态及消能率等方面进行了试验研究。结果表明:上游进口段水流分布均匀,衔接段水面线明显降低,台阶段呈现稳定的滑行流。实测台阶式溢洪道消能效率达到了87%,消能效果良好,流态稳定。     

旋流环形堰竖井泄洪洞三维流场数值模拟

旋流环形堰竖井泄洪洞是一种新型的环境友好的内消能工, 跟传统环形堰竖井泄洪洞相比, 泄洪洞的流态和 消能防蚀机理明显不同。作为一种新型布置形式, 其复杂的水流特性并不是十分清楚。依托于广东清远抽水蓄能 电站下水库泄洪洞工程, 基于RNG k2E双方程湍流数学模型, 并结合VOF( Volume Of Fluid) 方法, 对下库旋流环形 堰竖井泄洪洞进水口、竖井旋流泄洪洞、出口的复杂水流进行了三维数值模拟, 并对部分水力参数的特性进行了解 析计算, 获得了流态、压力、流速、空化数等水力要素的变化规律。模拟结果表明, 数值计算结果与物理模型试验成 果吻合较好。并通过数值模拟验证了该新型内消能工的泄流能力和高消能效率。