High-head spillway system with a countereddy energy dissipator

Power Technology and Engineering -     

超临界流旋涡竖井式溢洪道设计研究

结合沙牌等工程对旋涡式竖井溢洪道的水力学特性进行了试验研究。提出超临界流的涡室优化体型，给确定涡室和竖井等尺寸的经验公式，并通过注力学理论方法加以论证。     

新型旋流环形堰竖井泄洪洞数值模拟和特性分析

生态环境友好型的洞内旋流消能工是当前泄洪消能领域一个重要的研究热点和方向。为克服以螺旋型经典涡室或传统喇叭形堰构成的旋流竖井泄洪洞易出现的漩涡、气爆、振动、防空蚀设施复杂等难题,改变一般的防漩、消涡观念,提出一种新的由自调流潜水起旋墩为核心构成的旋流环形堰竖井泄洪洞,虽脱胎于常规喇叭形竖井泄洪洞,但在泄洪流态和消能防蚀方面又另辟蹊径。作为一种新型的旋流布置体型,已有研究缺乏系统性,其复杂的水流特性并不是十分明了。依托广东清远抽水蓄能电站泄洪洞工程,对新型环形堰竖井泄洪洞进水口、旋流泄洪洞、出口的复杂水流运动进行了三维数值模拟,并对部分水力参数的特性进行了解析计算,获得了该新体型旋流空腔流态、自由水面、合成流速、压力等水力要素的分布规律。结果显示:计算得到的上述水力学要素分布规律与模型测量值吻合较好,模拟值与初步建立的新体型水力特性理论解析值较为接近,表明解析计算方法具有一定的实用价值。模拟计算结果为进一步明晰新型环形堰竖井泄洪洞各部分水流特性和揭示自调节潜水起旋墩的旋流运动机理提供依据。     

新型竖井泄洪洞自调流机理和特性研究

该文提出一种新的由自调流潜水起旋墩为核心构成的旋流环形堰竖井泄洪洞,在泄洪流态和消能防蚀方面与常规喇叭形竖井泄洪洞有较大不同。为明晰该新体型的调流机理和系统水力特性,对新型环形堰竖井泄洪洞进水口、旋流泄洪洞、出口的复杂水流运动进行了数值模拟研究,获得了该新体型进水口流态、旋流空腔发展过程、竖井内部流态、平洞自由水面、压力等主要水力要素的分布规律。结果表明:计算得到的上述水力学要素分布规律与模型测量趋势上一致,量值上吻合较好。模拟结果也较好揭示了自调节潜水起旋墩的旋流、自调流机理以及泄洪洞的消能原理。     

高水头大泄量旋涡竖井式泄洪洞的设计研究

通过几座水电站的导流洞改建旋涡竖井式泄洪洞的试验研究，优化结构体型，改善流态，降低流速防止结空蚀，避免出口冲刷和雾化现象。使研究成果能满足高水头、大泄量泄洪洞的设计要求。文中主要对此型式泄洪洞提出设计原理和系统的设计方法，并根据自由旋涡理论和能量方程导出旋涡竖井泄流能力、合成速度以及壁面压力等水力学计算公式。     

吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞水力特性试验研究

通过1∶30的水工模型对吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞的水流流态、压力分布、流量系数等水力特性进行了研究,分析了在进水口溢流堰末端增设掺气坎对进水口及竖井内流态及通气孔风速的影响。研究结果表明:在溢流堰末端增设掺气跌坎有利于减小溢流堰面的负压、防止空蚀破坏、简化进口体型设计,且有利于泄洪洞的安全运行。     

Hydraulic performance characteristics of a vortical spillway with a tangential vortex generator in the flow

Conclusions  Model investigations of the hydraulic operating conditions of a vortical tunnel spillway with a tangential vortex generator indicated that: a trend toward leveling of the core axis is observed with increasing geometric parameter A of the vortex generator both with and without air fed into the conduit; insignificant underflooding of the outlet section of the tunnel (their difference for all regimes does not exceed 1.7%) exerts a minor influence on the carrying capacity of the spillway; here, underflooding even increases the flow rate of the spillway in the absence of air when A=0.925 and 1.245; an air feed also has little effect on the carrying capacity of the structure, with the exception of the layout containing a vortex generator with A=0.6 (Δ=6.04% when A=0.6, Δ=0% when A=0.925, and an air feed increases the flow rate of the spillway by Δ=1.86% when A=1.245); significant vacuums, the absolute values of which drop rapidly from H_co=−2.7 m to H_co=−1 m with increasing A, are observed for regimes with no air fed to the core; air fed into the core sharply lowers the vacuum in the latter, and its value approaches zero; the center of the core at the end of the vortex generator shifts toward the axis of the conduit with increasing parameter A; and, regimes with no air fed to the core are most favorable in terms of pressure distribution on the wall of the conduit. Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel’stvo, No. 5, pp. 15–19, May, 1998.     

超高水头竖井旋流泄洪洞不同湍流模型数值模拟

基于VOF法,分别选取标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型和Realizable k-ε紊流模型,对某一超高水头、大泄量竖井旋流泄洪洞的水力特性进行数值模拟,并将紊流模型计算结果与模型实验数据进行了对比分析。结果表明:3种紊流模型模拟计算所得的空腔直径、竖井壁面压强、旋流角等参数变化趋势与模型试验测试结果基本相同,但量值有所差别。相比较而言,Realizable k-ε紊流模型计算所得旋转水流的空腔直径、压坡底板与部分竖井壁面压强、旋流角在量值上更接近试验测量值。因此,Realizable k-ε紊流模型能够更好地模拟这种具有超高水头、大泄量、强旋转并带有自由液面旋转水流的水力特性。     

察尔森水库溢洪道闸门自动监控系统

文章介绍了察尔森水库溢洪道闸门自动监控系统的功能与原理。该系统是采用可编程控制器作为闸门监控关键设备,采用工业组态软件开发应用程序而研制的一套闸门监控系统。     

Investigations of a spillway system equipped with a jet regulating gate

Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 12, pp. 19–22, December, 1990.     

珊溪电厂溢洪道闸门电气控制系统升级改造

介绍了珊溪电厂溢洪道闸门电气控制系统改造原因和改造后的系统结构、主要特性、系统软件功能。     

Effect of the design of a tangential vortex generator on the characteristics of the involuted flow and carrying capacity of a spillway

Conclusions An involuting device in the form of a tangential vortex flow generator is the basic element of a vortex spillway, which defines the carrying capacity, the degree of flooding of the shaft, and the current regime of the involuted flow in the diversion tunnel of the spillway. The procedure employed for hydraulic calculation of vortex spillways with the vortex flow generators under consideration makes it possible to determine rather completely all basic characteristics of the involuted flow and on this basis, assume a serviceable design for the spillway on the whole. It is obvious that the problem concerning the influence exerted by aeration in shaft spillways on the characteristics of the involuted flow (kinematic, hydrodynamic) and the hydraulic losses of the elements of the spillway will be the subject of future research. Moreover, there are no data sufficient for predicting the development of cavitation in vortex generators with different geometric parameters. At the same time, experimental cavitation-erosion investigations for conditions encountered at the Rogun vortex spillway, which were performed at the MGUP, indicated that the cavitation flare, which is disturbed from the edge of the vortex generator, is steadily closed within the flow and does not present a risk from the standpoint of cavitation erosion. Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 2, pp. 24–27, February, 1999.     

奥洛维尔大坝溢洪道事故独立调查组最终报告概要

2017年2月7日,美国奥洛维尔大坝发生溢洪道和非常溢洪道失事事故,18.8万人紧急撤离。2018年1月,奥洛维尔大坝溢洪道事故独立调查组公布最终调查报告。此文介绍了报告的主要结论、失事主要原因及经验教训。     

水下电视在西泉眼水库溢洪道水下检查中的应用

使用水下电视系统对哈尔滨市西泉眼水库溢洪道及附属结构进行了检查,查明了表面混凝土受冲蚀磨损和骨料出露情况,为水库溢洪道整体评价和管理提供了可靠的依据。实际应用表明,水下电视是进行库区水下结构损伤检查和安全评价的有效手段。     

高水头冲击式机组导轴承安装的技术探讨

云南吉沙水电站安装了2台高水头高转速冲击式悬式水轮发电机组,该机组为国内同类型机组单机容量最大的机组（单机容量60MW）。在安装和调整机组导轴承时,依据设计总间隙和《水轮发电机组推力轴承、导轴承安装调整工艺导则》（SD288-88）,上导轴承总间隙最小且均匀分配,并以此为基础结合下导轴承处和水导轴承处主轴的摆度值,安装下导轴承处和水导轴承处每块导轴瓦的单边间隙;但机组安装好后在试运行中出现烧瓦现象,对烧瓦进行处理并适当调整个别瓦间隙后,又出现了上导轴承瓦温偏高现象。对此,在机组小修时适当放大了上导瓦间隙（大于下导瓦和水导瓦间隙）;之后经多次开机试验,机组上导瓦温降低到了理想的温度,各部位的摆度值、振动值也有下降趋势,机组运行参数良好。本文对这种调整方法（即以水导轴承间隙为基准,适当放大上导瓦间隙、下导瓦间隙）进行了过程描述和数据分析,对这种调整方法从机组结构方面进行了定性分析。     

高水头混流式水轮机主轴密封的改造研究

国内高水头混流式水轮机主轴密封一般采用端面式结构，实践证明在许多电站这咎结构达不到安全可靠运行的要求，螺旋动力泵式主轴密封为一种非接触的动力密封，能使机组主轴密封处于不接触，无漏泄的运行状态，南桠河和耿达水电站机组主轴密封履行为螺旋动力泵式主轴密封后，解决了多年存在的运行缺陷。这种主轴密封结构可以广泛应用于高水头混流式水轮机主轴密封中。