提高梯形消力池消能效率的试验研究

本文通过模型试验研究梯形消力池同空间水跃的型态和提高其消能效率的措施，将梯形消力池空间水跃分为三浪四区，借助消力池内的实体坎来改善消力池的空间水跃型态，从而提高消能效率。     

低佛氏数宽尾墩水跃消能问题试验研究

在低坝或低佛氏数水跃消能中,宽尾墩的应用使水流结构发生了巨大变化。黄河大峡水电站溢洪道宽尾墩消能方案研究中,这一情况非常明显。这一特有的水流形态可称之谓宽尾墩水跃。本文首先对宽尾墩水跃的机理进行了定性描述,并且对宽尾墩水跃中几个关键问题进行了论述:通过波浪要素的量测,分析了宽尾墩对水跃的跃后波浪的抑制作用;通过流速和紊动强度的量测,计算,分析了宽尾墩水跃后紊动强度分布与消能效率;借助压力传感器和一套分析处理系统,揭示了宽尾墩水跃消力沲底板脉动荷载的变化规律。实验证明:与高坝宽尾墩消能相比,宽尾墩在低坝消能中同样十分有效。在低坝上采用墩——池结合的消能型式。可以有力地抑制下游波浪,稳定消能水体,调整流速分布,减小下游紊动强度增加低佛氏数水跃消能的消能率,减轻建筑物下游的冲刷。当然,在具体应用这一消能型式时,还要考虑工程涉及到的其他问题。     

“X”型宽尾墩在底流消能中的应用

针对低Fr底流消力池消能率低的问题,提出进口“X”型宽尾墩+底流消能的消能模式,即在消力池进口设置“X”型宽尾墩,以达到分散水流、增加消能率的目的。通过试验,观测该型消能方式的水流形态、水深沿程分布、时均及脉动压强等水力学参数。结果表明：水流形成了底流+纵向拉伸水流+挑射水流的入池方式,水流分散入池,充分利用了消能水体;水跃长度为跃后水深与跃前水深差的6.8~13.3倍;消力池底板时均压强变化平稳,脉动压强均方根为进口流速水体的0.03~0.18倍;与传统底流消力池相比,消能率提高了2~3倍。对于低Fr底流消能,进口“X”型宽尾墩+底流消能是一种值得推荐的消能方式。     

低Fr数消能规律研究

通过试验研究找出了低佛氏数水跃消能与一般水跃消能规律的本质区别，得出了低佛氏数水跃在跃后段随着Fr数的减小而出现的水面波动能、断面流速分布、跃后段长度、底流速等水力要素的变化特点，分析了低Fr数水跃消能的一些工程措施。     

低Fr数非完全宽尾墩消能特性研究

为了在低Fr数底流消能中应用宽尾墩来增强消能效果,通过水工模型试验和数值模拟相结合的方法研究非完全宽尾墩的消能机理和消能效果。数值模拟的计算成果与水工模型试验成果吻合较好。研究表明:非完全宽尾墩对泄流能力影响很小,不会增大消力池底板脉动压力,且可以增加消力池内的速度梯度,达到附加消能的效果,即在提高消能率的同时,可以消除出池波状水跃。非完全宽尾墩布置方案对中小型水工枢纽布置有较强的参考意义。     

掺气分流墩与消力池联合应用消能机理分析与试验验证

采用附加射流水跃理论对掺气分流墩与消力池联合应用的消能机理进行了分析,并通过模型试验对理论分析及消能效率进行了验证.结果表明,采用掺气分流墩设施,可增进消力池的消能作用,并取得显著的经济效益,达到附加射流水跃理论所预期的效果.     

低Fr数消能规律研究

通过试验研究找出了低佛氏数水跃消能与一般水跃消能规律的本质区别,得出了低佛氏数水跃在跃后段随着Fr数的减小而出现的水面波动能、断面流速分布、跃后段长度、底流速等水力要素的变化特点,分析了低Fr数水跃消能的一些工程措施.     

一字闸消能形式试验研究

为了探讨一字闸下游的最佳消能形式,本文根据一字闸水流特点,提出四种底流式消能工进行对比实验,通过对水流流态、流速分布、消能率等因素的综合分析,认为对渠系建筑物中的小型一字闸,选取挖深式消力池做消能工即能满足工程需要.     

坎深和入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响的试验研究

采用水力学试验方法,对跌坎型底流消能工的水流流态、时均动水压力分布以及临底流速进行了分析.并对影响消力池水力特性的跌坎深度和水流入池角度进行了研究.研究表明跌坎型底流消能工能有效改善消力池内的水力学指标,但跌坎深度和水流入池角度对其影响较大.因此,如何确定消力池的跌坎高度和水流入池角度是进行消力池设计的关键.     

连续直墙式和斜墙式消力坎对比试验研究

如何有效地解决下泄水流的消能防冲问题是当今水利界较为关注的问题之一.通过对在一定水流条件下直墙式和斜墙式两种坎的消能情况所做的细致的单项试验研究,对比不同形式的消力坎的消能原理和消能效果做了一些初步探讨,证明了不同角度的斜墙式消力坎,坎的倾角越大,消能率越大,同时对下游的冲刷也要比直墙式消力坎严重.采用直墙式消力坎的消力池在下游水深较小时即能产生较强水跃,而采用斜墙式消力坎的消力池只有在下游达到跃后水深后才能产生稳定水跃.     

双曲拱坝坝顶表孔泄洪消能布置试验研究

为了解决某水电站碾压混凝土双曲拱坝的泄洪消能与下游冲刷问题,采用1∶60的水工整体模型对其泄洪消能布置进行了深入的试验研究,通过方案优选,最终确定中孔采用滑雪道式溢洪道,两边孔采用新型折流器实现了高低坎水流碰撞消能、横向扩散碰撞消能;最大限度地增加了落水面积,充分利用下游河道水体消能,使冲刷深度由原来的30 m左右减至18 m以内,从而较好地解决了该坝的消能冲刷问题。该试验提出的布置方式和消能工可供类似工程参考。     

某工程溢洪道台阶消能设计优化研究

某水库工程溢洪道采用台阶式消能方式,要求对溢洪道出口体型进行试验优化,以解决其出口消能防冲问题.经反复试验研究,提出了较优消能工方案.运行结果表明,该方案较好地解决了溢洪道出口的消能防冲问题,既节约工程投资,同时也满足了工程安全性能要求.     

底流式消能工的研究与设计

本文针对影响底流消能工设计选型的几个水力参数作了分析研究,并评介了低佛氏数水跃的水力特性与消能措施。     

宽尾墩位置、始扩点佛汝德数与堰上水头关系

研究了宽尾墩位置、始扩点水流佛汝德数与堰上水头之间的关系,导出了与水头损失、闸门宽度有关的计算公式。搜集了国内多个电站的宽尾墩体型参数及相关水力参数进行计算,结果表明,始扩点水流佛汝德数分布在1.7~2.3之间,平均值为2.042。结合实际工程,讨论了移动宽尾墩位置对水力特性的影响,计算结果与数值模拟结果的比较表明,两者符合较好。     

引洪闸消能设计中存在的问题及改进

分析了黑龙江省肇源县境内引洪闸消能工设计中存在的问题，并提出了设计消能工的改进措施。     

结构中地震能量的集中与耗散

本文提出利用刚度的调整将输入结构中的地震能量转移集中于结构不太重要的部位进行耗散。并利用线性随机振动分析和非线性逐步积分的方法对结构的能量分布进行了详细的分析。求出了刚度最优调整值。数值模拟结果表明此方法是非常有效的。     

水流衔接与消能的试验研究

对景德镇电厂排水电站水流的三种形式的衔接消能方式进行比较试验，通过对试验结果的分析和研究，推荐方案３为选择方案。