虹吸式屋面雨水系统非稳态工况水力测试研究

目前,大部分虹吸式屋面雨水系统为简化计算,通常假定系统处于满足理想流体的伯努利方程的水力条件,而忽略了虹吸启动阶段水流挟带大量空气时的工况。通过搭建全尺寸排水管道系统,结合摄像机拍摄等技术与传统数据采集方法,判断连接管垂直管道弯头、悬吊管末端弯头处形成充满整个管段断面的水跃时间,测试DN75、DN90、DN110虹吸雨水斗非稳态工况下的水力情况。由试验结果可知,虹吸雨水斗系统排水流量、测点压力随时间变化曲线趋势相同;连接管虹吸启动流量、虹吸启动流量分别约为该雨水斗系统最大排水流量的20%和40%。     

山地灌溉管道含气囊运动的水力特性研究

采用直径75 mm的PVC给水管,建立了山地灌溉管道模型,对有压灌溉管道中凸起管段气囊运动的水力特性进行研究。试验中改变管道中流量,观察管道凸起部位气囊运动情况;通过量测流量、管道动水压强,分析了雷诺数与管道凸起处135°弯头局部阻力系数的关系。结果表明:①随着管道输水流量减小,管道突起部位气囊体积扩大,气囊对管道水流阻力增大;②随着雷诺数增大,管道凸起管段135°弯头局部阻力系数减小,雷诺数小于2.0×104时,局部阻力系数随雷诺数增大而迅速减小,最后趋于稳定。     

南水北调工程北京段PCCP管线止推体系分析

在南水北调中线工程北京段中采用了双排DN4000预应力钢筒混凝土压力管(PCCP)作为惠南庄泵站的压力出水管,由于工程线路地形复杂,管线段设置了许多水平弯头、竖向弯头.在这些地方,由于水流方向发生改变会对管线产生不平衡推力,故需在管线上设置止推系统.为了达到工程设计合理、运行安全、管理方便,节省投资、节约地下空间资源,为今后发展留有余地,现针对PCCP管道的特点对该管线的止推体系进行优化比选,得出南水北调中线北京段PCCP管线止推系统可以采取镇墩、小转角管道锁定、可自由转动的小转角接头和限制性接头结合的做法.     

球墨铸铁压力管道的推力约束设计

长距离输水管道多为压力管道,有压水流对管道弯头处产生较大的推力,对于T型接口球墨铸铁管,弯头处承受的推力更为关键。本文以丰南区城区至丰南经济开发区临港经济园中水引水工程为例,分析弯头处常用的三种推力约束形式,计算其最短铺设长度及工程造价,最终选择适宜的设计方案,可供类似工程参考。     

科研、教学简讯

为适应生产与科研的需要,近年来,水利水电科学研究院水力学研究所在高速水流脉动及水工建筑物的振动问题作了一系列工作。为研究大渡河二滩水电站厂房顶溢流时高速水流引起厂房结构振动问题,进行了建筑物断面模型试验。量测了水流压力脉动强度及谱特性(包括建筑物表面一些特征点的水流压力脉动特性,以及一些局部表面所受总压力的脉动特性),然后,将水流压力脉动特征值作为输入数据,利用随机荷载下建筑物结构振动二维有限元程序,计算出二滩水     

电站运行大课堂

四、预防水轮机产生汽蚀的主要措施 要做好水轮机汽蚀的预防工作，首先应了解引起水轮机汽蚀的主要原因。水轮机产生汽蚀的原因比较复杂，一般认为：由于水轮机内部水流压力的降低，当水轮机中某一局部区域的水流压力降低到饱和蒸汽压力时，水就发生汽化，出现大量的气泡。当水流流到高压区时，由于压力增大，气泡凝结，     

电站运行大课堂

四、预防水轮机产生汽蚀的主要措施 要做好水轮机汽蚀的预防工作，首先应了解引起水轮机汽蚀的主要原因。水轮机产生汽蚀的原因比较复杂，一般认为：由于水轮机内部水流压力的降低，当水轮机中某一局部区域的水流压力降低到饱和蒸汽压力时，水就发生汽化，出现大量的气泡。当水流流到高压区时，由于压力增大，气泡凝结，     

泄水建筑物的空蚀与处理

承受高速水流作用的泄水建筑物,由于体型不合理和表面不平整等原因,往往使平顺水流与边界分离,造成局部压力降低。当流场中局部压力降到某一下限时,空穴就在低压区产生。这样产生的空穴,随着高速水流带到下游高压区,突然溃灭产生很高的瞬时冲击力使建筑物表面发生空蚀。     

深层输水道无分离及无气蚀水流条件下的进口轮廓计算

对于具有较小阻力系数和压力脉动特征的深层输水道无分离的流线型进(?)口计算,在的中亚细亚水工设计分部提出了一种值得推荐的方法。对平面问题的研究确立了下述几点: a)压力局部降低及气蚀危险区不仅出现在具有水流分离的进口,而且在水流无分离时也会出现。因此,对这种无分离的流线型进口的计算,不仅是要确定能保证无分离水流的外形     

正三通与斜三通分流特性对比分析

为了解正三通与斜三通水流流动特性,对DN50×50正三通管水流进行试验及数值模拟,数值模拟结果与试验吻合较好,在此基础上继续对斜三通水流进行数值模拟。经过可视化分析,两类三通管局部阻力损失产生的原因是侧管分流引起水流速度梯度,造成分岔处的漩涡和回流现象。正三通在分岔处的流速梯度和压强梯度均大于斜三通。两类三通管局部阻力系数在R_e=10⁵左右进入阻力平方区,稳定后的主-侧管局部阻力系数ζ₀₁和主-直管局部阻力系数ζ₀₂随分流比均呈二次抛物线关系,在分流比001比ζ₀₂平均大4.93倍,斜三通ζ₀₁比ζ₀₂平均大1.68倍,正三通ζ₀₁平均值是斜三通ζ₀₁平均值的2.13倍,而两者ζ₀₂差异较小。     

支管管径变化对枝状管网水锤压力的影响

随着节水管网技术的大力推广, 管网水锤问题变得日益突出。为了探讨管网中支管管径变化对管网水锤压力的影响, 采用Pipenet软件对带有一个分支管的枝状管网在支管球阀突然关闭(工况1)和直管球阀关闭(工况2)2种操作工况下的水锤压力波动进行了数值计算, 支管型号分别取DN110、 DN90、 DN75、 DN63和DN50共5种; 并采用理论方法分析了2种工况下最大水锤压力的变化规律。结果表明: 随着支管管径的减小, 2种工况下各自阀门处产生的最大水锤压力和管网水锤压力均呈增大的趋势, 相比之下支管管径减小对工况1时的影响更大。理论分析表明工况1时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是支管流速的增大; 工况2时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是反射回的降压波逐渐减小。研究成果可以为管网设计提供参考。     

SUPPRESSION OF THE SECONDARY FLOWS IN A BEND PIPE USING NAVIER-STOKES SOLVER AND EVOLUTIONARY ALGORITHMS

Hydrodynamic optimization design of the bend pipe from pump using the Navier-Stokes solver and evolutionary algorithms was conducted. The minimization of the total pressure loss of the bend pipe was chosen as the design object in order to obtain the uniform exit flows through suppressing the secondary flows. The 3-D Navier-Stokes solver was applied to evaluate the hydrodynamic performance of the bendpipe flows. A 7th-order Bezier curve was used to parameterize the meridional section and elliptic representation was adopted to represent the cross-section profiles of the bend pipe. Evolutionary algorithms were applied in optimization. The obtained results show that the designed bend pipe shape has much more uniform exit flows compared with the initial one and much weaker secondary flows, and that the evolutionary algorithms and CFD technique are the powerful optimization tools for the fluid machinery design.     

探索8.3km DN600球墨铸铁管全线完成后的水压试验方法

8.3 km DN600球墨铸铁管全线完成后水压试验,以管线上的蝶阀作为试验管段的分界点,在蝶阀处利用蝶阀伸缩器可调节伸缩量安装法兰封板,使两个相邻的蝶阀间管道形成封闭的试压管段,利用管道安装回填土的摩擦力承载管道水压试验的水压力,避免拆除蝶阀设置封堵管件和混凝土后靠等设施的安装,大大提高了施工效率,同时降低了水压试验费用。     

管道高浓度泥浆阻力系数的试验研究

选择典型堤防淤筑工程与典型管道泥浆输送施工设备，采用现场观测对泥浆管道阻力系数进行了试验研究。作者利用实测管道压力、流量、含沙量等数据对高含沙水流阻力特性进行分析，取得了在管道粗糙过渡区泥浆沿程阻力系数受Re数、含沙量影响的基本认识，进一步给出了常规条件下沿程阻力系数与综合泥浆因子间相关关系及计算方法。同时还对典型管道泥浆局部阻力也进行了分析研究，提出了在考虑水流强度、泥沙因子的条件下泥浆局部阻力系数的确定方法。研究成果可供泥浆管道水力设计与泥浆管道施工定额编制时参考使用。     

长距离泵输水工程管道直径选择探讨

长距离泵输水工程管径选择合理与否直接影响工程投资和运行费用。采用费用现值法,考虑工程运行初期和远期输水流量不同、泵站运行方案不同、水泵工作扬程和水泵机组效率不同以及我国实行两部制电价等因素,探讨长距离泵输水工程经济管径的确定问题。以陕西某长距离泵输水管道工程为例,介绍了DN450,DN500,DN600和DN700等4种管径的费用现值计算,以及输水管道经济管径的确定过程,可供类似长距离泵输水工程经济管径选择参考。     

单立管排水系统通水能力的试验研究

研究单立管排水系统的通水能力和气压波动情况,考察底部排出横管管径和排出横管连接弯头等因素对立管压力波动的影响.结果表明,当公称外径dn110的排水立管底部采用2个45.弯头连接dn110的排出横管时,单立管伸项通气系统的通水能力约为4.8 L/s;放大底部排出横管管径并不能有效提高单立管系统的通水能力;设置2个45°弯头连接排出横管稍微改善了立管底部排出的水力条件;本试验测出单立管不伸顶通气系统的通水能力约为3.2 L/s.     

Numerical modelling of supercritical flow in circular conduit bends using SPH method

The capability of the smoothed-particle hydrodynamics(SPH) method to model supercritical flow in circular pipe bends is considered. The standard SPH method, which makes use of dynamic boundary particles(DBP), is supplemented with the original algorithm for the treatment of open boundaries. The method is assessed through a comparison with measured free-surface profiles in a pipe bend, and already proposed regression curves for estimation of the flow-type in a pipe bend. The sensitivity of the model to different parameters is also evaluated. It is shown that an adequate choice of the artificial viscosity coefficient and the initial particle spacing can lead to correct presentation of the flow-type in a bend. Due to easiness of its implementation, the SPH method can be efficiently used in the design of circular conduits with supercritical flow in a bend, such as tunnel spillways, and bottom outlets of dams, or storm sewers.     

固定式锥形阀水力特性试验研究

未来水力式升船机的发展趋势是“超高升程、超大提升质量”,对控制阀门的要求很高。综合分析典型工业阀门的水力特性可知,固定式锥形阀较为适应水力式升船机的发展需要。为全面掌握该类阀门的水力特性,通过物理模型试验,对DN 150固定式锥形阀进行了系统全面的水力特性研究。成果表明,锥形阀过流能力较强、阀后流态简单、管壁压力分布稳定,但抗空化性能略差,为保证阀门及管道安全,应用需配合可靠的防空化技术。     

水击流固耦合的判断准则探索

水击理论在进行水击计算时忽略管道结构的动态特性对水击压力的影响。这种忽略对于受很大约束的管道系统的水击计算是可行。但对于实际应用中最大量使用的弱约束管道系统，管道结构的运动和变形可能会对水击压力产生很大的影响。根据管道结构的运动和变形对水击压力的影响进行了研究，阐明了管道有压流系统中流体-结构相互作用的机理，论述了摩擦耦合、泊板耦合，接合部耦合和泊松接合部耦合4种形式，通过典型算例分别研究了管道的轴向运动、弯曲和扭转对水击压力的影响。发现轴向运动对水击压力的影响最大，而管道的弯曲和扭转对水击压力的影响较小。     

无前池泵站进水系统优化试验研究

无前池泵站进水系统是输水工程中较为常见的形式之一，它具有自身的水流特点：进水池为无压流、而进水池上、下游的进、出水管均为有压流。本文对系统系统中进水管数量与水头损失的关系、进水池宽度与出水管进口的阻力关系等作了较深入的分析，提出了综合局部阻力系数的概念，所得结论对类似工程设计和研究具有参考价值。