正交分解法在脉动壁压研究中的应用

对水流脉动壁压的研究,不仅有助于了解水流内部的紊动结构,而且具有重要的工程应用价值.介绍了正交分解法在脉动壁压研究中的应用.通过实验获得了某消力池导墙的脉动壁压信号,并将正交分解方法引入到脉动壁压的研究中.计算结果表明脉动壁压可用正交分解进行描述,而且对其进行低阶近似颇为有效.     

消力池底板及导墙脉动压力特性试验研究

消力池底板属轻型结构,其结构的振动、抗冲、稳定等均与底板水跃区的水流脉动强度直接相关。依托某工程,对底流消能的消力池底板及导墙脉动压力特性进行了较系统的水力学模型试验研究,通过对水流脉动压力测试数据的综合分析,获得了消力池底板及导墙动水压力的分布规律以及点、面压力脉动的换算关系。研究丰富和发展了消力池及导墙的脉动压力特性研究,可为底流消能形式的水流动力特性深入研究提供科学参考。     

正冲击射流脉动壁压的正交分解与低阶近似

为更好地了解冲击射流脉动壁压的统计特性,通过实验对其脉动壁压强度与频谱特性进行了研究,并对冲击射流脉动壁压时序信号的正交分解与低阶近似进行了探讨。根据实验结果得到了脉动壁压强度的拟合公式,其壁压表现为窄带低频过程。     

乌江银盘水电站消力池及导墙脉动压力特性研究

依托乌江银盘水电站,对底流消能消力池底板及导墙脉动压力特性进行了较系统的水力学模型试验研究。通过大量点、面水流脉动荷载测试数据的综合分析,获得了消力池底板及导墙动水压力的分布规律。该研究丰富和发展了底流式消力池及导墙的脉动压力特性研究,可为对该类消能形式水流动力特性的深入研究提供科学参考。     

消力池导墙脉动压力特性的研究

通过对泄洪底孔平底消力池中六种导墙型式与三级流量的模型试验成果的分析,初步获得了消力池导墙脉动压力沿水流方向和沿水深方向的分布规律、导墙型式与其脉动压力之间的关系、脉动频率的统计特性及紊动比尺。同时介绍了部分原型观测资料。     

紊流边界层脉动壁压研究

通过试验获得了紊流边界层脉动壁压信号，讨论了不同雷诺数条件下水流脉动壁压的统计特性，并对实测的脉动壁压进行了正交分解与低阶近似的研究．计算结果表明，紊流边界层的脉动壁压可用正交分解进行描述，其特征值随阶数的增加而减小，说明雷诺数越高，紊流中含能模态的激发越多．对脉动壁压进行低阶近似所须的阶数也与雷诺数的大小有关．     

导墙动水压力特性研究

介绍三峡水利枢纽溢流坝段与厂房坝段之间导墙的动水压力试验研究情况。 给出了不同库水位泄洪工况下, 水流作用在导墙上的时均压强、脉动压强及他们的分布规律、脉动频率的统计特性等试验成果。 认为: 时均压力的分布基本符合静水压力分布的规律; 脉动压力的幅值在漩滚区较大, 沿水深的分布是近表和近较小,中间较大; 导墙边壁上水流的压力脉动是一种窄带低频脉动。     

水电站消力池导墙抗疲劳破坏问题研究

为研究水电站消力池导墙抗疲劳破坏问题,对某大型水利枢纽消力池导墙流激振动疲劳破坏问题进行了系统研究。通过枢纽整体水力学模型试验,测量与分析导墙两侧面的水流脉动压力,进行导墙的自振特性计算与水力共振校核;进行导墙静应力和流激振动响应计算与强度校核;对不满足强度要求的墙段,进行配筋计算与防裂验算,用2种方法对配筋后的导墙进行抗疲劳破坏计算研究,根据抗疲劳要求增加导墙的配筋量,使其满足安全要求。     

传感器尺寸对脉动壁压信号的影响

水流脉动壁压的研究,通常用压力传感器测得脉动壁压信号,然后对信号进行分析,求得脉动壁压有关特性.显然,压力传感器的尺寸大小,对壁压信号有平均化作用,本文对两者的关系进行了探讨.     

三峡工程左导墙设计研究

左导墙是泄洪坝段与左厂房之间的导水隔墙，其最大高度为９７．４５ｍ，最大底宽５０．５２ｍ，由于导墙右侧为泄洪挑流消能区，作用在导墙上的时均压力及脉动压力幅值沿程变化较大，水位变幅也较大。在研究水工模型试验及流激振动计算分析成果的基础上，结合导墙的断面设计，总结了作用在导墙壁脉动压力的规律及其在动水荷载作用下的导墙结构设计主要成果。     

PROPER ORTHOGONAL DECOMPOSITION AND LOW-DIMENSIONAL APPROXIMATION OF WALL PRESSURE FLUCTUATION

Wall pressure fluctuation is one of the source terms which result in the vibration of hydraulic structures. To consider both the space and time correlation of the pressure field, the method of proper orthogonal decomposition and lowdimensional approximation were used here to describe the pressure signals of the turbulent boundary layer, the apron of the stilling pond and the vertically impinging jet.     

隔河岩工程水垫式消能护坦板设计

本文根据隔河岩工程的泄水方式及该工程水垫式消能消力池的流态,对该工程消力池的护照板的抗浮稳定进行计算,详细介绍了在护坦板抗浮稳定计算中各项作用力的拟定及护坦板的结构设计。     

掺气分流墩射流消力塘的研究

掺气分流墩射流消力塘是利用掺气分流墩充分掺气、扩散和消力塘的脉动压强随水垫深度增加迅速衰减的特性， 提出的一种新型的消力塘形式。通过试验研究， 得出了这种消力塘的体形参数、水流特性和消力塘的压强特性， 并提出了水力设计的方法。     

基于低弗氏数水流下折坡渐扩式消力池的优化

底流消能中在遇坡度情况下通常采用折坡扩散型消力池,其消能效果较好,对地形适应性强,在同等水利条件下,需要的池深更小,更经济高效。折坡式消力池的优化及应用还存在难题,该体型在低弗氏数水流下的消能与具体工程的应用具有一定研究价值。本工程水流为低弗劳德数水流,通过模型试验,在不同工况下,对折坡扩散式消力池的水深、压强、消能率等水力特性做了研究,针对三种不同体型比较优化,最终得出加深消力池与在护坦加设消能墩的方式,其对下游水深的适应更好。     

底流钢膜消力池底板上表面脉动压力试验

为确保消力池防护结构在水流冲击下的安全,探索一种新的钢膜消力池防护结构,即在消力池传统的不透水混凝土底板上部铺设一层均匀开孔的薄钢板。基于某底流消力池模型试验,研究了铺设均匀开孔钢膜对不透水底板上表面脉动压力分布规律的影响。试验结果表明:铺设均匀开孔的钢膜后,对于消力池前端旋滚区,脉动压力强度系数减小、概率密度函数基本满足正态分布,但幅值范围更加集中;纵向各点的相关性降低、空间积分尺度下降,涡旋保持性降低;脉动压力主频基本不变,但脉动能量集中的频带变窄。与透水底板比较,钢膜消力池防护结构可以有效减小作用在消力池前端底板上表面的脉动荷载,初步表明这种结构具有一定的可行性。     

小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞消能工优化试验

通过新疆库马拉克河小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞原设计方案的消能工试验,发现消力池内发生淹没水跃,水跃旋滚区与闸后射流相叠加,使陡坡段水流剧烈脉动。为了防止护坦段在较大的动水荷载下发生振动和破坏,采用在消力池内设置不同于传统布置方式的悬栅式消能工的方式,即从闸后陡坡末端起布置悬栅,悬栅的安装高度随水跃跃高逐渐抬高,呈台阶式布置。试验表明,台阶式布置悬栅起到了破碎水跃上部剧烈回旋运动的表面旋滚的作用,增大了回流的阻力,从而使水跃向下游移动,由淹没式水跃转化成稍有淹没水跃;在悬栅作用下,陡坡段和消力池内水流脉动明显减弱,浪花溅起高度明显小于加悬栅前的高度,这种悬栅布置方式可为其他同类工程提供参考。     

消力池底板块的失稳破坏机理及其防护措施

本文根据国内外一些高坝消力池和水垫塘失事破坏的调查资料，说明了脉动压力在引起破坏中的作用。从理论上分析了脉动压力的基本特征及其分布规律、板块上脉动上举力的产生机理，论证了脉动上举力是导致消力池底板揭底破坏的主要原因。论述了合理设置止水设施、排水设施以及锚固措施等对防止破坏的效果，讨论了计入脉动荷载的底板块稳定性设计准则，提供了消力池底板块的设计和防护参数。