抽水蓄能电站进/出水口体型优化数值模拟

利用三维紊流数学模型,对某抽水蓄能电站上水库进/出水口原方案及其优化方案抽水和发电工况进行数值模拟,分析了进/出水口段的水头损失、进/出水口段的流态和流速分布等。原方案在抽水工况下,存在扩散段及调整段顶盖板下部产生水流分离区、拦污栅断面有反向流速、各孔口流速不均匀系数偏大等不利水力学现象。考虑以上不利因素,需对原方案进行优化。优化方案计算结果表明,在扩散段和防涡梁段之间增加调整段、压低扩散段盖板扩散角以及增加扩散段长度等措施均能改善水流流态。     

抽水蓄能电站侧式进/出水口拦污栅断面的流速分布研究

本文以某抽水蓄能电站上水库进/出水口为例,通过水工模型试验,研究了侧式进/出水口拦污栅断面的流速分布规律,着重分析了扩散段隔墩布置型式与过渡段体型对拦污栅断面流速分布的影响。研究结果表明:上弯段后过渡段长度不足与圆变方段起始断面处采用变坡布置是导致拦污栅断面流速分布欠佳的主要原因,而三个分流隔墩的墩头位置在扩散段起始断面处齐平、对水流流态的影响也是导致拦污栅断面流速分布出现异常的原因之一。在上述研究成果的基础上,提出了改善拦污栅断面流速分布并有效消除负流速的工程措施。     

清污机栅体结构优化模型试验

运用CFD三维数值模拟分析了8种渠道清污机栅体结构断面的水力特性,以及矩形栅条、工字钢主梁、工字钢边梁和流线型栅条、圆头流线型主梁水平布置、边梁为矩形箱梁的不同跨度下的水力特性,并用水工模型试验来验证其设计效果,所得试验值与计算值基本吻合。得出流线型栅条、圆头流线型主梁水平布置、边梁为矩形箱梁为最优方案的结论。     

无为神塘河泵站出水箱涵水力优化研究

根据无为神塘河泵站工程出水箱涵布置型式,采用CFD数值模拟方法对原方案和优化方案进行水力参数比较。结果表明,原方案出水箱涵中间两孔箱涵与边孔箱涵平均流速不均匀系数比为1.385左右,流速分布不均匀,局部流态紊乱;优化方案出水箱涵边孔箱涵、中孔箱涵出水水流平均流速不均匀系数比为1.0左右,流速分布较为均匀,局部流态紊乱范围小;优化方案出水池、箱涵结构布置方案达到水力优化目标。虽未考虑水泵出水环量的影响,但CFD数值模拟方法仍可作为辅助手段在结构复杂的大型泵站工程设计中加以采用与推广。     

引水隧洞交叉连接型式的三维数值模拟研究

随着水利工程建设的需要,隧洞交叉连接的布置型式越来越普遍。某新建生态水电站发电洞采用隧洞交叉连接的布置方法,将已建泄洪洞与新建发电洞交叉连接。为深入研究此工程泄洪洞与发电洞交叉连接布置型式,提出两种隧洞交叉连接布置方案,并采用数值模拟的方法,对两种交叉连接布置方案进行三维数值计算,通过分析不同方案交叉连接段水流流态、流速、压强等水力特性,得出最优的隧洞交叉布置型式。本研究可为隧洞交叉连接的布置型式提供参考。     

闸门瞬间泄洪流态数值模拟

采用FLUENT软件对闸门瞬间泄洪流态进行数值模拟,对某闸室底流消能消力池的水流流态进行数值分析。针对模拟结果,优化消力池结构布置型式,为工程的可靠性提供参考意见。     

竖缝式鱼道细部结构改进研究

本文针对鱼道细部结构进行改进研究,提出了流线型墩头的布置型式。采用数值模拟的方法对不同墩头型式的鱼道进行水力特性对比分析,并对流线型墩头的鱼道进行试验研究。结果表明:与折线型墩头相比,流线型墩头不会导致鱼道水池内水流结构的显著改变;主流横向偏转程度有所减缓,横向扩散加大,有利于主流流速的沿程衰减;而竖缝控制断面局部水头损失减少,需采用较小的鱼道底坡以控制竖缝断面流速。鉴于流线型墩头能避免折线型墩头对上溯鱼类可能造成的物理伤害,条件允许时可考虑采用。     

立式混流泵站进出水流道水力优化

为得到某大型混流泵站进出水流道最优设计方案, 基于 CFX 软件, 对进出水流道内水流流态进行数值模拟研究。以泵站进出水流道初步设计方案为基础, 对流道型线进行优化研究: 通过调整进水流道断面参数, 得出进水流道优化方案; 通过改变虹吸式出水流道上升角与下降角, 得到水力损失最小的出水流道型式。最终结果表明: 当进水流道流速和流道长度、断面面积和流道长度的关系曲线光滑无突变时, 流道内无不良流态, 符合优化设计要求; 当出水流道上升角为22°下降角为 29°时, 泵站出水流道流速分布较为均匀、水力损失最小。由此得出所选泵站最优设计方案。所得结果对大中型泵站的流道优化有指导作用。     

引水明渠二维水流数学模型的建立及应用

准确计算引水明渠内的水力学特征对于设计渠道断面型式及控制渠道泥沙淤积等具有重要意义。通过建立平面二维水流数学模型,对某引水渠道及其上游干流、下游库区区域的水流进行了数值模拟研究,分析了计算区域内的流态、流速分布和水位变化等水力参数。在此基础上对引水明渠渠底高程进行优化,对比了不同高程下渠道的水位和水流特征,成果可为明渠的优化设计及其防淤方案的制定提供科学依据。     

侧向引水及进水泵站进水流态CFD 模拟分析与优化

应用realizable k - e紊流模型与SIMPLEC算法,对某侧向引水及进水泵站进水侧水流流场进行数值模拟和流动分析,分析表明,该泵站的进水侧水流具有弯道水流特点,数值模拟结果与理论分析结论相吻合。根据该类泵站进水侧水流流场特点,提出采用导流栅作为水力优化途径,并以泵站进水断面处动量分布和进水池断面平均流速均匀度为评判依据,对不同的导流栅整流方案的水力优化效果进行数值模拟研究。成果表明,设置导流栅对泵站引水段的动量分布具有明显的调整作用,泵站进水断面的流速分布与引水段动量分配均匀度有关。适宜尺寸的导流栅可以有效减弱引水段的进水环流作用,使水流在转向后纵向流速较快地恢复正常分布,从而进一步提高泵站进水池流量分配的均匀度。     

取用水流量在线监测方案研究

国家为建成取用水监控体系,须对一定规模以上的取用水户进行实时监测。因此,制定取用水流量在线监测方案、提高对取用水流量的监控能力十分必要和迫切。本文分别描述了渠道型和管道型两种不同取水方式的取水在线监测设备构成和监测方法。同时提出了在线监测工作中的重点管理事项,为各地区在制定取用水流量在线监测方案时提供参考。     

宁夏引黄灌区斗渠量测水设备比测试验研究

考虑稳定性、准确性、泥沙含量和气温变化等因素综合作用对量测水设备可靠性的影响,建立量测水设备比测综合评价指标体系。在宁夏引黄灌区唐徕渠斗渠建立试验点,分别在夏秋灌和冬灌两个行水期对5类设备进行比测评价。结果表明:灌溉期泥沙对新安装量测水设备的精度影响不大,气温变化不足以影响设备精度;单纯基于超声波原理的设备不适宜在泥沙含量较大的渠道应用;基于电磁法和超声波原理的智能化明渠流量测量系统测流的准确性较高,但稳定性不足;非接触式明渠雷达流量计可靠性最优,其低水位时流量误差综合不确定度为8. 87%(受极端水位影响),中水位时为2. 87%,高水位时为4. 68%。研究可为引黄灌区不同流量级别渠道上量测水设备比测和选用提供借鉴。     

清污机新型整体式齿耙结构有限元分析

大型清污设备是南水北调等长距离调水工程急需的关键设备,清污齿耙又是清污机的主要工作部件。提出了大型渠道清污机新型整体式齿耙结构的型式及其功能,并与常规齿耙结构进行了对比。用有限元数值模拟分析比较了两种结构在不同跨度,不同荷载下的最大综合位移和最大综合应力,得出新型整体式齿耙结构在受力和变形两方面,都优于现有的常规齿耙结构。在同等荷载下,新型齿耙结构断面减小,节省了材料。改变的齿耙结构,耙面简洁,有效地解决了污物缠绕齿耙的难题,同时,整体式结构增大了齿耙的刚度,有利于实现回转式清污机大跨度。对清除冰凌具有很好的效果,有利于清污机冬季的运行。     

三峡大坝左导墙长度优化设计

左导墙位于泄洪坝段与左厂房坝段之间的导墙坝段下游。其作用是将河床中部的泄洪消能水流与左电厂尾水渠隔开 ,避免泄洪时高速紊动水流与左电厂尾水出流的相互干扰和不利影响。经对泄洪建筑物体型优化后 ,减轻了坝下冲刷 ,有利于消能防冲 ;消能后水流对左电厂尾水渠的影响也相应减轻 ,使左电厂尾水渠流态有明显改善。这说明存在可适当缩短左导墙长度的可能性 ,经试验研究 ,缩短左导墙长度 52m。     

过水设施水流噪声的形成机理及影响因子研究综述

为提高水流噪声对过水设施运行状态的监测效率，需明确水流噪声形成的机理及其与过水设施运行及结构参数之间的相互关系。分析和总结了河道与水电站常用过水设施水流噪声的形成机理及影响因子，指出常用过水设施水流噪声特征与其运行工况及流道结构特征密切相关，水流流速、流量与形成的水流噪声声级呈正相关关系；流道结构形式越复杂则水流紊动越激烈，水流噪声形成机理也越复杂。过水设施水流噪声声级和频率随流道水动力特性和结构边界特性同步变化，可作为过水设施运行及流道状态的信号源，实时监测过水设施的运行状态和安全，保障过水设施的安全。     

长江口河工模型试验中的仪器设备

介绍了长江口深水航道整治工程物理模型试验中配置的上、下游潮汐及旋转流发生和控制系统．简要介绍了系统中配置且自行研制的水位仪、地形仪、流速仪和测沙仪及其性能指标．     

长江三峡水利枢纽通航建筑物设计

长江是中国最大的通航河流,发展航运是兴建三峡工程主要综合效益之一.三峡通航建筑物由目前世界上设计总水头和阀门工作水头最高的双线五级大型船闸、世界上提升高度和提升重量最大的一线大型垂直升船机和施工期一线临时通航船闸3个工程组成.扼要介绍了三峡通航建筑物设计的主要技术难点,通航建筑物在枢纽中的布置,双线五级船闸的建筑物、机电设备及输水系统布置,闸首、闸室结构和高边坡设计,垂直升船机和临时船闸主要建筑物、金属结构、机电设备的布置,主要结构和设备的设计.     

冰期明渠水温模型

正确模拟明渠水温是分析冰情及优化调蓄水库布局的基础.基于历史气象资料,本文提出了水体与大气热交换的线性化模型和非线性模型,这些模型包含了太阳辐射、长波辐射、蒸发和对流热交换等主要因素.建立了水体与混凝土衬砌渠道热交换的参数化模型,考虑了衬砌结构、导热性能和地温等因素的影响.在此基础上,建立了明渠一维流动水温模型,提出了...     

常曲率U型弯道水流结构与泥沙冲淤试验研究

通过在常曲率U型弯道水槽试验中采集的流速和水深过程数据,研究了弯道内水流结构及泥沙冲淤形态,分析了水流与床面之间的相互影响。试验发现:(1)弯道水流结构水面线发生扭曲,水流动力轴线及三个方向的垂线平均流速随流程和横向分布均有变化;(2)由于弯道特有的几何特征,使弯道中水流产生特有的弯道环流运动,弯道环流运动引起弯道泥沙的横向输移,形成弯道凹岸冲刷、凸岸淤积的冲淤特性,反之,床面形态的变化也使水流结构发生改变。研究所得结果可为河流泥沙研究提供参考。     

考虑生态流量的水电站下闸蓄水方案研究

针对西部某水电站,为满足下游生态环境需要的流量,深入研究了导流建筑物下闸程序.考虑了蓄水进度、施工组织、下闸难度、下游供水、生态流量、上游电站出力泄水和下游电站运行水位等条件和要求,制定了最优的下闸封堵方案,使大型水利水电工程的建设技术与生态文明兼顾融合.