高水头平板闸门水力特性试验研究

结合某水电站排沙底孔工作平板闸门进行了高水头闸门水力特性试验研究内容包括在开启过程中，闸门底缘后漩涡水流剪切空化引起的闸门空蚀、振动及通气减蚀措施：闸门总体布置及最佳体型：闸门位置及底缘合理形式：加折流器及闸室区水流脉动特性。提出了防止闸门空蚀及振动的具体措施，为高水头闸门结构设计提供科学依据。     

高水平头板闸门水力特性研究

结合三峡电站排沙底孔工作平板闸门进行了高水头闸门水力特性试验研究。内容包括在开心启过程中，闸门底缘后洲涡水流剪切空化引起的闸门空蚀、振动及通气减蚀措施；闸门总体及最佳体型；闸门位置及底缘合理形式；加折流器衣闸室区水流脉动特性。提出了防止门空蚀及振动的具体措施，为高水头闸门结构设计提供科学依据。     

不同底缘形式的平板闸门水力特性数值模拟

为优化闸门体型,探究不同底缘形式下闸门的水力学特性,采用RNG k-ε模型和VOF方法,结合动网格划分技术,对高水头平板闸门闭门过程中水力学特性进行了数值模拟分析。采用模型试验实测数据验证了数值方法的可靠性;利用非平稳随机过程处理技术(EMD),有效地提取底缘压力趋势项,进而开展底缘形式与水流脉动、持住力相关关系的探讨;通过综合考量底缘压力脉动、空化及持住力特性,寻求最佳底缘体型。结果表明,闸门底缘形式的改变对启闭力影响显著,前倾角底缘形式启闭力最小,底缘压力脉动较小,最不易出现空蚀破坏。     

三峡电站排沙底孔闸门区水力特性研究

结合三峡电站排沙底孔闸门区水力特性试验研究成果, 讨论了闸门后为有压流的高水头平面闸门在运行过程中空化空蚀问题, 提出了减免空蚀的措施。通过对标准门槽及窄缝门槽的体型研究, 分别拟定了适合各自门槽的闸门底缘型式。     

高水头斜门槽水力特性及闸门持住力研究

结合江口水电站溢流坝中孔检修闸门，进行了高水头斜门槽水力特性试验研究，内容包括闸门在动水下降过程中，闸门区水流空化特性，闸门关闭速度，闸门底缘体型，水流流态，通气孔风速，进气量对闸门持住力的影响，测定闸门持住力以确定启闭机容量。     

江口水电站斜门槽水力特性研究

 结合江口水电站溢流坝中孔检修闸门，进行了高水头斜门槽水力特性试验研究。试验内容包括闸门在动水下降过程中的闸门区水流空化特性、闸门关闭速度、闸门底缘体形、水流流态、通气孔风速、进气量对闸门持住力的影响。试验成果表明：中孔检修门槽布置符合我国高压闸门设计规范推荐的平面门槽形式；当闸门在全开及设计水位运行下，门槽区水流空化数为0.8～0.9，不会有空化发生,但因中孔为斜门槽，为克服水流对斜门槽的冲击力变化，应适当增大错台。推荐了方案5底缘布置形式。     

皎口水库底孔闸门振动的振源

皎口水库底孔及弧形闸门在建成后的运行中,同时出现底孔空蚀及闸门振动问题。浙江水科所分别于1977年6、7月和1978年9～11月进行了两次原理观测。根据两次观测成果,本文认为皎口水库底孔空蚀与闸门振动是相互独立的两个问题,前者由检修闸门井进水等不良的水流流态造成,而后者由于止水部件的漏水造成,两者之间并无联系。底孔空蚀破坏的主要原因有两方面:1.检修闸门井进水(图1),也就是泄水时水流从底孔进口及检修闸门井同时进入,两股水流的相互作用,使门井后顶部压力显著降     

亭子口水利枢纽底孔泄洪消能体型设计研究

亭子口大坝底孔设计运行水头为国内最高,底孔有压段出口处存在高水头弧形闸门止水问题,明流段及消力池内也存在高速水流下的空化空蚀问题。为解决上述问题,对底孔体型及消能工型式进行了深入研究,弧形工作闸门区采用突扩突跌掺气体型以满足闸门止水和掺气减蚀要求;消能工采用跌坎式消力池,以降低闸墩尾部立轴漩涡对跌坎立面和消力池底板的空蚀破坏,同时消力池内临底流速得以大幅降低,使底板发生冲蚀破坏的可能性大大减小。经模型试验验证,底孔泄洪消能体型设计能够满足工程运用要求。     

三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门水力学及流激振动试验研究

本文针对三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门动水关闭过程门体的水力学及流激振动问题,按重力相似准则和水弹性相似准则研制了比尺为1∶20事故闸门的水力相似模型和完全水弹性相似模型。通过模型试验,研究了事故闸门动水闭门过程中门体水力荷载和流激振动响应特性。研究结果表明:闸门上游底缘倾角由47°增大为57°时,上游底缘的最小压强由-98. 0 kPa增大为271. 8kPa,有利于防止闸门底缘附近发生水流空化及减小闸门闭门力。研制的事故闸门水弹性模型试验模态结果与数值计算结果吻合较好。该事故闸门水弹性相似模型能够更直接的测量分析闸门的流激振动响应特性,为闸门的设计和运行提供技术支持,并可为类似工程事故闸门的结构优化设计及运行提供参考。     

充压伸缩式水封破坏机理及处理措施

充压伸缩式水封在水利枢纽工程高水头泄水孔中应用日益广泛,但由于多种原因,弧形闸门可能会出现漏水,甚至出现水封及连接件破坏现象。某实际工程在第一汛期底水封压板上的M20不锈钢螺栓大部分旋出冲走;增大压板螺栓直径(由M20改为M27)、提高螺栓等级(由A2-70改为10.9级)后,第二汛期螺栓又出现断裂。以该工程为例,采用物理模型试验方法,并结合相关计算,研究了弧形工作闸门底水封附近的水力特性。分析结果表明水封系统破坏机理的主要原因是高速水流引起的负压、空蚀及流激振动诱发的水封系统共振。通过试验方案优化研究,提出了在门槽斜坡跌坎下游布置消力坎的工程措施。试验结果表明:出口段水流条件得到很大改善,水封处负压消失,水流空化数增大,消能减蚀效果明显。此外,还提出将水封压板与座板的弹性连接结构改为刚性连接结构,使得水封系统的固有频率远离水流脉动压力优势频率分布区,避免水封系统共振。研究结果可为类似的弧形工作闸门水封设计和故障处理提供参考。     

小浪底排沙洞和孔板洞偏心铰弧形闸门的安装

小浪底水利枢纽工程排沙洞，孔板洞工作闸门选用偏心铰弧门型式，突扩跌坎门槽，压紧式主止水，辅助及预压转铰双重止水装置，较好地解决了小浪底工程中高水头，大流量，高含沙量等复杂水力学条件下泄洪孔口工作闸门容易产生的振动，空蚀及泥沙磨损等问题，排沙洞和孔板洞经过一年多的运行，证明偏心铰弧形工作闸门的运行是安全可靠的。其安装程序和安装方法对类似工程有参考价值。     

突扩跌坎掺气设施深化研究

高速水流下的空化空蚀和高水头下的闸门止水问题是高水头泄水建筑物运行所遇到的2大问题。为深入研究突扩跌坎掺气设施,进一步了解其水力特性和空化特性,以某水利枢纽孔板泄洪洞中闸室通气系统和突扩跌坎掺气设施为具体研究对象,通过建立比尺 1∶20 的局部水工模型,分析研究了通气孔风速、流态、压力、掺气浓度等水力特征参数,并将试验结果与原型观测结果进行了对比。结果表明:该工程布置的掺气效果良好,试验所得通气管内风速随闸门开度变化的趋势、水流掺气浓度、压力及其脉动在数值上与原型观测结果均一致,说明工程原型观测与模型试验对比验证是成功的。理论研究和实际运用均表明,结合闸门止水和掺气减蚀要求的突扩跌坎布置,是符合实际需求且安全可行的,同时也是解决高水头条件下闸门止水和掺气减蚀的有效措施,具有广泛的推广应用价值。     

大坝底孔弧形闸门原型振动试验研究

本文介绍了万安水利枢纽大坝底孔弧型闸门原型模态分析的方法和测得的前12阶模态及其频率和阻尼,还给出了闸门在泄洪时的振动实测资料。实测表明闸门的模态比较密集,支臂频率比门页低。在下游淹没条件下泄洪,发生强烈振动是难免的。振动观测表明,闸门在下游淹没状态下泄洪时振动强烈,并有明显的优势频率,与闸门自频率接近,运行中应力求避免这种工况。     

亭子口水电站跌坎消力池减压模型试验研究

采用1:40减压模型,通过测试流态、水下噪声和脉动压力等水力参数,对亭子口水电站闸墩尾部跌坎式底流消力池的空化空蚀特性进行了研究。成果表明：闸墩尾部区域存在强度为发展阶段的剪切流空化,采用8.00 m高度的跌坎消力池后,消力池底板空蚀破坏的可能性较小;但消力池边墙与闸墩内壁侧扩距离较小时,边墙空蚀破坏的可能性较大;消力池边墙与闸墩内壁侧扩距离增至4.20 m时,边墙空蚀破坏的可能性显著降低。     

向家坝水电站泄洪消能关键技术研究与实践

向家坝水电站泄洪消能具有"高水头、大单宽流量、泄洪频繁、多泥沙"的特点,其泄洪消能方式受雾化、通航、排沙以及地质条件等方面的制约;通过采用高低坎泄洪消能方案,攻克了向家坝水电站泄洪消能技术难点;达到了雾化影响小、消能效率高、消力池临底流速小、下游水流平顺、泄洪运行方式灵活、悬移质能安全过坝的效果。模型试验、数值分析和原型监测成果表明,立轴漩涡临底强度较低,原型监测尚未观测到立轴漩涡;磨蚀、水流空化、闸门流激振动等方面的水力特性都在允许的范围内;经受了三个汛期的泄洪考验。下游县城紧邻水电站,且局部城区位于古河道的不利地质条件,部分泄洪工况时出现了下游县城局部区域房屋门窗振动现象。通过溪洛渡、向家坝两库联合调度和优化闸门运行方式,振动强度得到显著减小,使门窗振动问题得到有效控制,各项振动量值均在国家规定的人身舒适性评价标准的容许限值之内。     

拉西瓦水电站泄洪底孔事故闸门及门槽设计

拉西瓦水电站泄洪底孔4m×9m-132m事故闸门属于目前中国高水头门型。门槽水力学比较复杂,采取何种措施以防止闸门振动、保证闸门和门槽运行安全,具有广泛的代表性。通过对该闸门门型的选择、闸门和门槽的结构特点、数值分析、水力学和振动试验、三维有限元计算等方面的介绍,可为此类型闸门设计提供参考。     

深孔泄洪洞工作（闸）弧门下游水流空化特性分析

深孔泄洪洞工作弧门下游体型及弧门开启方式决定着水流流态的变化,选择不合理有可能引起底板的空蚀破坏。为了明确与此相关的空蚀发生机理及条件,通过水力学模型试验,并结合简单数值模拟计算,对不同体型、不同水头、不同开度条件下的水流空化与空蚀特性进行研究。研究结果表明:受弧门出口射流流场分布影响,弧门下游抛物线及下游陡坡初始段底板压强随着底板以上总水头的增加及弧门开度的减小会快速下降,最大负压接近或超过-14 k Pa,连接闸室与抛物线之间的水平段长度增加5 m,虽然可以使底板压强有一定幅度增加,但高水头、小开度工况下的水流最小空化数仍然比较小,最小值不足0.2;如果以0.2作为抛物线及其上下游段水流初生空化数,同时底板的施工不平整度有所控制,则总水头40 m时弧门最小开度可以达到1/4,若总水头增加至65 m时,弧门只能全开或3/4开度运行,低海拔地区或水平段加长5 m后最小开度可到1/2~3/4。     

东风水电站中孔弧形工作闸门的设计研究

在研究国内外高水头闸门资料的基础上 ,根据东风水电站双曲薄拱坝的结构布置特点 ,中孔弧形工作闸门采取了伸缩式止水型式。通过对门体结构、门槽体型及止水装置的设计和试验研究 ,较好地解决了东风水电站中孔弧形工作闸门的振动、门槽空蚀及止水问题 ,为高水头泄水道闸门的选型设计积累了经验     

北疆供水工程应急闸控下的水力响应分析

为了研究北疆长距离供水渠道应急闸控措施的选取,通过构建一维非恒定流数学模型,对应急闸控下的水力响应进行分析,针对不同应急情景提出闸控方案.结果表明:事故渠段上下游节制闸紧急关闭时,上游闸后及下游闸前水位变幅很大,渠段内水位波动剧烈;适当减小闸前控制水位以引导渠段退水闸的开启,可有效削减闸前水位壅高值,但闸后水位降幅增大...     

塔尔郎渠首水工模型试验研究

渠首各建筑物位置设计时,要综合考虑泄洪、排沙、引水三者之间的制约关系。在满足引水条件下,尽量避免泥沙进入引水渠道;防止闸前、后出现冲淤现象。解决好上述问题的关键,是合理确定各建筑物的高程及相互之间的平面位置。为了验证塔尔郎渠首工程各建筑物的相对位置是否满足设计要求,进行了模型试验。成果表明:渠首引水闸底板高程偏低,闸室进沙量较大;渠首泄洪排沙闸在校核流量下,闸墩及闸门顶高程偏低;泄洪槽末端出口处的冲坑深度大于设计值。因此,对引水闸进口底板及平面结构进行了调整。经两次优化后,渠首工程引水防沙满足设计要求。为了减少泄洪排沙闸及泄洪槽的淤积,提升引水质量,提出了各种工况下的闸前壅水运行调度方案。