二元射流作用下点面脉动壁压的幅值计算

一、前言 射流冲击是水利工程中常见的重要水力现象。挑流、自由跌流与跌水等泄流方式,射流水舌冲击河床或扩坦均属此种现象。随着高山峡谷修建高坝的发展,采用经坝身挑流、坝顶跌流泄洪的趋势,将有增无减。因而射流作用在河床或护坦上的时均压力和脉动压力,是否可能引起河床严重冲刷、护坦失稳破坏以及能否激起轻型结构强烈振动等问题令人关注。本文拟结合二滩水电站局部水工模型实验成果,进行理论分析,摸索二元射流作用在河床或护坦面上脉动壁压特性,摸索不经实验直接计算出点脉动壁压大小及其分布,进而根据点、面脉动壁压的相关性,推导出点、面脉动壁压转换的简易的解析表达式。     

溢洪道差动式挑流鼻坎挑距和冲深特性探讨

溢洪道差动式挑流鼻坎可明显增加挑射水流在空中的碰撞、紊动和掺气,大大减轻下游河床的冲刷.根据部分溢洪道工程的水工模型试验资料,对差动式挑流鼻坎挑射水舌挑距及其下游河床冲刷坑深度的估算方法进行分析和探讨,可供类似工程设计和运行参考.     

新疆某水利枢纽表孔出口挑坎水力学试验分析

水利工程中的泄水建筑物由于上下游水位落差较大,末端水流拥有巨大的动能,所以需要设置一些消能装置,减少水流对河床的冲击掏刷作用.结合新疆现有水利枢纽工程,通过水力学缩尺模型试验,调整不同工况,验证设置与不设置差动坎的挑流坎在相应工况下水流的流态、时均压力、挑能效果,挑流距离及冲坑深度等效果,最终确定合适的挑坎体型.结果表明,虽然去掉差动坎后水舌扩散不如有差动坎充分,但是水垫塘底板时均压强的分布看并无显著差异,最终采用不设置差动坎的消能方式.依此,为工程设计提供设计依据.     

南水水库泄洪洞消能防冲试验研究

在模型试验的基础上，针对南水水库泄洪洞泄流量大、落差大和下游河床狭窄的特点，在泄洪洞原设计挑流消能工左右边墙各加一块贴角体做成异型鼻坎，解决了下游挑流水舌冲击对岸山体的问题；此外，模型还进行了原有旧泄洪洞和新建泄洪洞下游局部动床试验。     

泄洪洞双扩型挑流消能水力特性数值计算

以某工程泄洪洞双扩型挑流鼻坎消能防冲为研究对象,基于三维不可压缩流体k-ε紊流模型,采用FLOW-3D软件对双扩型挑流鼻坎进行三维数值模拟分析,分析了下游河道流速、水舌是否直接冲击河岸,探讨了原始方案与2个优化方案的挑流鼻坎体型对河床的冲击及其水力特性,并针对不同工况时计算结果,给出了该挑流鼻坎的最佳体型,以满足消能和...     

动网格技术数值模拟挑流冲刷过程

实际挑流泄洪消能时冲坑及堆丘的形成是一动态过程，已有对挑流冲刷的数值模拟多考虑平衡冲刷坑情况，本文采用动网格技术模拟挑流冲刷的时因河床边界变化引起的流场变化过程，控制方程组由非正交同位网格有限体积法求解，计算结果表明，本文方法是有效的，正确地反映了挑流冲刷过程中流场结构衣速度，压力等参数的变化。     

蟠龙抽水蓄能电站下库溢洪道消能工优化试验研究

蟠龙抽水蓄能电站下水库溢洪道由于下游河道狭窄、河床坡降较大，河道内水很浅，挑流水舌基本属于干砸（无初始水垫或水很浅）状态进入下游河床，且直接冲击对岸山体，水流爬坡较高，在河道内形成折冲水流。下游河道内流速远超过允许抗冲流速，下游冲刷问题不容忽视。通过试验研究，提出了不对称窄缝式消能工方案，满足了工程消能防冲要求。     

窄缝挑坎在高拱坝深孔中的 初步应用研究

在锦屏一级水电站（拱坝坝高305 m）整体水工模型上将窄缝挑坎应用于高拱坝泄洪深孔,对窄缝挑坎体型参数选择和布置进行了试验研究。试验结果表明,窄缝挑坎应用于高拱坝深孔,可以获得窄长下泄水流流态;边墙压力测量结果显示,深孔采用窄缝挑坎后边墙无负压出现,但在窄缝收缩起点附近存在压力增大;射流水舌在水垫塘内纵向扩散效果显著,水垫塘底板时均冲击动压分布相对常规挑坎时而言更加坦化,底板冲击动压差也大大减小,这对水垫塘底板稳定和减小射流冲刷有利.     

挑跌流水垫塘内流态结构控制参数与冲击压力变化规律实验研究

为了探求更简单合理的水垫塘设计控制参数，本文通过实验研究，系统观测了不同来流条件和水垫深度条件下，水垫塘内的流态特征和冲击压力的变化规律，提出了表征挑跌流水垫塘内淹没冲击射流流态结构的控制参数，揭示了影响淹没冲击射流对水垫塘底板冲击压力的主要因素，并建立了经验关系式，可为水垫塘消能防护设计提供实验依据。     

非对称窄缝挑坎水力特性研究

非对称窄缝挑坎是针对山区弯曲河道泄洪消能的一种新型消能工。基于水力学模型试验研究了偏转角为0°~10°非对称窄缝的水力学特性,重点分析了挑流段水面线特性、边墙压力分布、挑距及入水范围。模型试验上游来流采用有压装置生成,参照规范建议值选定了窄缝消能工模型的收缩比、挑角等参数。试验结果表明:弗劳德数Fr与非对称偏转角对挑流水面线、边墙荷载、挑距有较大影响。非对称窄缝挑坎可以有效地使挑流发生转向,相比对称窄缝挑坎,在相近的流量下非对称窄缝水舌扩散更为均匀,从而有效减弱了水舌对两岸的冲刷,减小了水舌对河床的冲击力度。     

挑流鼻坎和水垫塘实用设计准则

泄洪消能最经济有效的办法之一是用挑流的方式将自由水舌抛射至下游河床某个位置的水垫塘内。它已成为近年米最普遍的消能方式之一，但是这还缺乏确定的和全面的准则。这不仅应用于挑流鼻坎的方案和细部设计，也应用于可靠地确定下游水垫塘的尺寸。后者对于确保永久性工程的安全，不至于受到渲泄大洪水造成的威胁是至关重要的。本文研究挑流鼻坎和水垫塘，试图制定工程的实用设计准则。     

水垫塘的水流特征及其综合评价指标

 高坝下游挑跌水流在水垫塘内的流态是相当复杂的。定性上可看作为淹没冲击射流和淹没水跃流的混合流态。一方面射流入水后沿程不断扩散，在冲击区对水垫塘底部产生巨大的冲击压力，具有淹没冲击射流的特征；另一方面在冲击区下游，高速主流贴近床底并沿程扩散和迅速跃起，同时在主流区的顶部形成较大的表面漩滚区，流态特征类似于淹没水跃流。针对这种混合流态，提出一个综合评价水垫塘消能效率的新指标，以便为水垫塘设计提供科学依据。     

阿拉沟水库溢洪道挑流体型结构优化试验研究

水利枢纽工程经常由于地质条件的原因在工程布置方面受到限制。针对阿拉沟水库溢洪道下泄水流经挑流鼻坎挑射至下游河床及拟人工开挖山体的海漫平台所造成的冲刷和产生的雾化问题,通过多方案的挑流体型结构优化试验研究,获得了适合工程实际的异型挑流鼻坎结构,较好地解决了溢洪道下游消能段的防冲及雾化等问题。     

用岩块放大法模拟岩基冲刷的试验研究

丹江口堰顶流坝下游河床，由于受基岩构造特性的影响，产生了较大冲刷，为论证原型观测 成果，模型利用岩块放大法，采用４种不同粒松散碎石的动床试验，对泄洪能力和坝下游河床的冲刷，进行了复演试验，还在预挖冲坑底板上游测了水舌区的动水压力。     

不同衬砌形式水垫塘水工模型试验研究

水垫塘作为下游河床消能的防护结构,其自身在宣泄高速水流冲击下的安全性尤为重要,也是水垫塘消能防冲研究的关键。水垫塘底板破坏的主要原因是冲击动水压力（冲击压力和脉动压力）,即形成向上的上举力,依托阿尔塔什水利枢纽工程左岸泄洪系统,分别对水垫塘底板衬砌出现的最大上举力和不衬砌时底板抗冲刷能力进行水工模型试验,通过试验为选择设计方案提供数据支撑,提出采用水垫塘底板衬砌的设计方案。     

重力拱坝坝面溢流消能防冲的试验研究

后河水库重力拱坝坝面溢流挑流消能经过水工模型试验确定的方案，其特点为：（１）改善坝面及挑流流态、减小水流向心集中，分散挑射水舌，减轻对河床、岸坡冲刷的方案体型。（２）利用在挑流坎段加直壁导水墙和曲面贴角的措施，提高了消能防冲效果，即分散了挑流水舌，增大了入水面积，调整了冲坑位置，减小了冲坑深度。（３）在贴角及导水墙转折处测定了时均压力、脉动压力，这些部位的时均压力均比较高，而脉动压力占时均压力的８％～１０％，只占流速水头的３％左右，主频区一般为０．２Ｈｚ～１２．６Ｈｚ，属于低频区。     

民乐河水库溢洪道挑流鼻坎体型优化试验研究

部分河岸式溢洪道出口河道狭窄、曲折,岸坡陡峻,河床基础抗冲能力较差,采用挑流消能时挑射水流会砸落淘刷护坦、挑流鼻坎基础,危及下游岸坡稳定安全。为验证泄洪挑射水流形态及其对河床、岸坡的冲刷影响,以民乐河水库工程为例,通过水工模型试验进行分析并对挑流鼻坎体型进行优化。试验结果表明,溢洪道挑流鼻坎采用斜切坎配合折流器体型能有效改善挑射水流流态,对下游河床、岸坡的冲刷影响较小,可确保工程安全运行。     

某工程溢洪道挑流鼻坎的模型试验

以某工程溢洪道挑流鼻坎为研究对象,采用物理模型试验的研究方法,以同等工况为试验研究前提,不同挑流鼻坎形态为研究方向。经试验得出不同鼻坎体型对应消力池下游水流流态、水流挑距、河床入射水流形态及河床冲刷形态。观测分析对比,得到适用于该工程实际的溢洪道鼻坎体型。     

老炉下水库溢流坝工程布置和试验优化

老炉下水库坝址区域岸坡陡峻，为典型的狭谷河段，经水工模型试验对溢流坝消能工进行优化，推荐其采用窄缝式挑坎消能工。介绍了该工程溢流坝窄缝式挑坎体型、窄缝收缩段内动水压强值及其分布、下游河床冲刷特性等试验研究成果，可供类似的工程设计参考。     

两江口水电站水力整体模型消能工选择

挑流消能经常是借助水流横向或者纵向的扩散，通过吸会和昆空气消杀部分能量，以减少对河床单位面积上的冲击力，提高消能效率，达到减轻下游冲刷的目的。工程挑流消能因受河床宽度、左岸电厂厂房及下游弯道岸坡对最大、最小挑距的限制，所以在试验中经过多次修改，最后选定（修改方案１０）高、低坎对冲式消能工，使水流在空中相互碰撞消能，效果较好，并为工程节省了工程量，取得了明显的社会效益和经济效益。