台阶式溢洪道滑掠水流水面线计算公式初探

将台阶看作渠道壁面粗糙,根据蔡克士大等的明槽试验研究结果,推导了台阶坝面滑掠水流水深计算公式。在给定台阶高度和单宽流量的情况下,根据该公式,可以得出台阶式溢洪道的沿程水深。     

抛物线类渠道共轭水深的直接计算公式

抛物线类渠道共轭水深的计算公式为复杂的隐函数,不能直接求解。对半立方、平方、立方抛物线形渠道的水跃方程进行恒等变形,基于临界水深介于跃前水深和跃后水深之间的性质,得到了无量纲跃前水深x和无量纲跃后水深y,并推求得到了这两个无量纲参数之间的关系式。利用1stopt软件基于遗传算法对非线性函数模型进行参数优化拟合建立了半立方、平方、立方抛物线形渠道共轭水深的直接计算公式。误差分析和实例计算表明:半立方、平方、立方抛物线形断面无量纲跃前水深x和无量纲跃后水深y最大相对误差分别为-0.047%,-0.0596%;0.0675%,-0.103%;-0.0858%,0.0985%。公式物理概念清晰,计算便捷,精度高,适用范围广。研究成果可为渠道工程设计和运行管理提供可靠的理论依据和有益参考。     

宽尾墩与台阶坝面联合消能工的试验探索

通过对宽尾墩与台阶坝面联合消能工的机理分析,借助工程水力学模型试验,提出一种新型宽尾墩———X型宽尾墩。这种宽尾墩能适应大小流量的变化,具有良好的消能效果,消能率达60%～70%,比常规宽尾墩消能率高5%～10%;产生的射流对消力池底板的最大冲击压力,比常规宽尾墩小30%。因此,X型宽尾墩具有广阔的应用前景。     

高海拔地区台阶式溢洪道水力特性研究

为了探究高海拔地区台阶式溢洪道水力特性,对坝顶位于海拔 2 586.0 m,斜坡角度 θ=32° 的某大坝台阶式溢洪道进行了模型试验。通过改变来流流量,研究了 3 种不同工况下溢洪道台阶竖直面及水平面时均压强、水面线、流速、脉动压强等水力特性。结果表明:在 3 种试验工况下,台阶式溢洪道不仅具有较高消能率,而且不会发生空化空蚀破坏;溢洪道竖直面及水平面压力沿程为跳跃式分布;水深及流速在台阶溢洪道上达到某一值后,基本稳定。该结果可为高海拔地区的台阶式溢洪道优化设计提供参考依据。     

突体引发空化的边界层分离涡解释与计算

高速水流流经突体发生边界层分离,并在突体后产生分离涡时,涡心为压强最低区域,该处最先发生空化.据此理论导出了用边壁压强和突体高度处流速来判断是否发生空化的公式:计算的涡心压强小于对应温度下的饱和蒸汽压强时,将发生空化.采用实测资料对该公式的参数进行了率定.     

黄羊河水库输水洞改建工程明流段体型研究

黄羊河水库输水洞在运行中明流段水流脱离底面而抛出泄槽,水力学模型试验反演了这种水流现象.理论分析表明,原因是渥奇面太"瘦",简单地加"肥"渥奇面,工程量过大,不满足工程需要.根据俯冲射流原理提出改建方案,改建工程量较小,水力学模型试验表明改建方案水力特性良好,成功地解决了该工程存在的水力学问题.     

拱坝中孔平底与跌坎窄缝消能工对比试验

结合大花水水电站中孔泄水道的水力学模型试验,对拱坝泄水中孔平底和跌坎两种窄缝消能工进行了对比试验,指出：平底窄缝消能工水流冲击工作弧门支铰,水舌纵向拉开不够充分,不能满足工程需要;跌坎窄缝消能工水流不冲击弧门支铰,且水舌纵向拉开长度明显增大,在各种水头下均能形成形态良好的窄缝水舌,解决了该泄水道的高速水流问题。     

新型宽尾墩在索风营水电站的应用与研究

把宽尾墩应用到碾压混凝土台阶溢流坝面，形成“宽尾墩+台阶坝面+消力池”联合消能工，是我国科技工作者的一大创举。索风营水电站单宽流量达207m3/s·m，在应用台阶溢流坝面工程中属最大，经模型试验验证常规宽尾墩联合消能工已不能满足要求，于是提出了一种新型宽尾墩形式——X型宽尾墩，它继承了传统宽尾墩的优势，又拓宽了台阶坝面的消能作用。本文是“X型宽尾墩+台阶坝面+消力池”联合消能工在索风营水电站应用的水力特性研究成果的一部分。     

对称曲线边墙窄缝挑坎的体型设计方法

根据辐射水流特性，应用冲击波简化式，直接推导曲线反射扰动线方程，建立了无需试算迭代、且比较规范的对称曲线窄缝挑坎体型设计方法及水力计算方法.水力学模型试验验证了本文的计算方法.     

台阶溢流坝过流掺气减蚀问题的研究

根据大朝山水电站表孔减压模型试验资料,结合原型观测有关资料,对台阶溢流坝掺气减蚀问题进行了分析研究。结果表明,利用表孔宽尾墩+台阶面的过流形式,可以解决台阶面大单宽过流掺气减蚀问题,台阶面水流近底掺气浓度最小在5%以上。高坝试验结果还表明,坝高增加20 m,台阶面水流掺气浓度沿程分布规律不变,即该掺气减蚀方法应用范围可推广至坝高131.0 m的台阶溢流坝。