寺沟峡水电站下游水力特性研究分析

寺沟峡水电站是目前待建的“一机一孔”的新型水电站,通过水工模型试验,对枢纽下游水力特性进行研究,具体描述了下游的三种不同流态的运动规律、两种典型工况下游流速的沿程分布及三种不同冲刷形态的形成原因,探讨了各种因素对下游河床冲刷的影响。     

反弧段紊流边界层研究成果综述

概括地介绍了关于“泄水建筑物反弧段紊流边界层”的理论分析、试验研究及数值计算的研究成果，反映了我国自80年代以来关于这方面研究的领先水平。     

单进口后混式射流粉碎中多相流混合机理及加速特性

为了深入了解后混式高速水射流超细粉碎技术,以4种加速管管径条件下的液、气、固三相混合射流为对象,利用数值计算和粉碎实验相结合的方法,研究了多相混合射流相间的混合机理和加速特性,探讨了颗粒在加速空间中的分布规律。结果表明:水射流紊动掺气和卷吸作用是混合附加相的内在机理;混合射流对颗粒的加速存在分区,越靠近势流区冲击能量越大,优化喷嘴直径与加速管管径配置,迫使颗粒靠近或进入该区域可有效提高粉碎产率。颗粒在加速管内的空间分布为外层、内层高效加速区内含量最高,越靠近势流区颗粒含量越少,气流区内颗粒含量随加速管管径增大而增大。颗粒很难进入理想加速区,大部分仍依靠内、外层高效加速区加速。在保持自由射流流动形态的情况下,粉碎产率随加速管管径增大而下降,小管径对水射流能量和颗粒运动空间均具有更好的约束集中作用。     

竖井进流水平旋转内消能泄水道流速分布与消能率的试验研究

本文为“竖井进流水平旋转内消能泄水道的壁面压力分布”一文的相关篇。在该文的基础上本文依据试验资料给出相应的流速分布的试验研究成果，并对该种泄水道的消能率进行了分析计算，对其消能机理进行了初步的探讨，试验研究结果表明，该种泄水道的消能率与起旋器出口的弗劳德数呈线性关系：在h/D≤1，消能率可近似为常数，在其它工况下，消能率与相对上下游水位差(H-h）/h的关系为指数形式。     

泄洪洞内具有阻塞与扩散段的水平旋流消能方式水力特性的试验与数值模拟(2)

本文采用Realizable k-ε双方程紊流模型和VOF法,并结合模型试验,对水平旋流复合式内消能泄洪洞的流速分布、旋流角、湍动能、耗散率、以及消能率进行了分析和计算。结果表明:起旋室段存在径向速度,切向入流条件较差;轴向流速沿径向呈对称分布,最大值靠近洞壁;切向流速沿径向呈反对称分布,最大值靠近气水交界面,可视为组合涡分布;旋流角在起旋室段与阻塞扩散段变化较大,中间旋流洞段变化较平缓;紊动能、耗散率在起旋室出口附近及阻塞扩散段较大;计算总消能率约为83%,其中竖井段、旋流洞段和阻塞扩散段各占4.58%、28.45%和49.51%。旋流阻塞的设置不仅减小了旋流洞内发生空化空蚀的可能性,而且增大了洞内消能率,提高了适用水头。     

大单宽流量低傅汝德数收缩墩底流消力池的试验研究

为解决大单宽流量、低傅汝德数底流消能中存在振荡水跃,进而导致消力池内流态不稳定、水面波动大、消能率低等问题,采用模型试验的方法,对在消力池前设置收缩墩后的收缩扩散与底流复合消力池进行了研究。结果表明:设置Y型收缩墩后消力池内呈较为稳定的收缩射流与淹没水跃的三元复合流态,水流更为稳定,振荡水跃消失,可有效解决池内的水流间歇性振荡和水面大幅波动等问题。同时,设置收缩墩后,可有效降低池内最大临底流速,由近30 m/s降至约20 m/s。消能率由60.93%提升至66.61%,消能效果显著。此外,下游河道冲刷大大减小。最不利冲刷工况下的2年一遇洪水时,基岩最大冲深由近32.0 m降为5.6 m。消力池前设置收缩墩,对于因受地形地质等客观条件限制,无法通过改变池长池深来解决大单宽低傅汝德数的底流消能问题,提供了一种新思路。     

空腔旋转流压强与影响因素

该文通过模型试验与理论分析,探讨了泄水道水平空腔旋转流压强的产生机理与构成,在对影响因素相互关系分析的基础上,研究了壁面压强与空腔气体压强的变化规律。所得主要结论为:起旋器孔口的动水压强p_1、壁面压强p_w和空腔气体压强p_0均可表示为起旋器孔口的水流弗劳德数Fr_q、通气孔通气量弗劳德数fr_Ф和相对下游水深h/D的函数关系,且流态不同时影响变量也不同;p_0的变化是由通气孔的通气量始终等于空腔旋转流携气量的动态平衡关系决定的,由该关系可得到fr_Ф与Fr_q之间为线性关系;随相对通气孔直径D_0/D的增大,相对气体压强p_0/ρgH增大并趋向于零,临界值约在D_0/D=0.2,h/D对p_0/ρgH的影响是相对的;由于空腔旋转流的气水界面具有"橡皮筋"特性,离心力导致壁面压强并向上游传递,因此,p_1/ρgH与(p_w-p_0)/ρgH之间为线性关系;随Fr_q~2的增大,p_1/ρgH线性减小,p_w/ρgH线性增大;在抽吸旋转流流态下,旋流洞内离心力压强与壁面压强的比值大于1,不同的旋流洞断面比值不同。     

淹没射流与水平旋流梯级内消能工的水力特性

为解决导流洞改建为单一内消能泄洪洞出现的空蚀问题,作用水头难以提高,运行方式和灵活性有限等工程实际问题,提出了一种新型“淹没射流与旋流梯级内消能工”。通过模型试验对其基本流态与水力特性进行量测和分析,结果表明：竖井水位是保证稳定运行的关键条件,当其高于射流尾水洞洞径的1.2倍后,各部分流态均趋于稳定;上游水位与下游水位均会影响竖井水位,其中上游水位影响更为显著;射流孔口和起旋器孔口的无量纲泄流量与其相对净作用水头均为线性增大关系;在射流段、水平旋流洞段与旋流阻塞扩散段,壁面压强沿程呈现出明显的分三段降低、各段稳定变化的特征。本文试验条件下,各段的最大压强水头差与总水头的比值分别为0.12、0.47和0.2,射流和旋流两级消能最大净作用水头占总水头的比例分别为0.13 ~ 0.15和0.59 ~ 0.80,最大孔口流速26.2 m/s,射流尾水和旋流扩散段的最大断面平均流速10.5 m/s,14.5 m/s,表明其具有良好的分级分段的消能特性,体型基本合理,但总作用水头尚有较大的提高余地,分级消能的比例尚需进一步优化。     

旋流消能工内空腔旋流的数值模拟

为了克服试验研究的局限,揭示旋流消能工内部的流动特性,以公伯峡水平旋流泄洪洞为例,在原、模型试验研究的基础上,采用Realizablek-ε湍流模型对空腔旋流进行数值模拟.模拟结果表明,压强等值线沿径向大致以旋流空腔为中心的同心圆轴对称分布;旋流区和空腔内流速具有明显的分区特性,旋流区动能沿程由切向动能向轴向动能转变,并得到旋流角的印证;旋流空腔沿旋流洞轴向和径向均有变化;湍动能与湍动能耗散率的径向分布体现出水气交界面处水气混掺紊动、离心力引起壁面摩擦力的增加是空腔旋流具有较大消能率的原因.通过数值模拟与原、模型水力特性的对比分析可知,数值模拟能够客观地反映出空腔旋流内部的流场特性,成果可为旋流消能工内空腔旋流的研究应用提供参考.     

宝鸡北坡雨水资源化潜力与供需分析

宝鸡北坡生态区雨水资源化是其生态化建设的重要内容之一.通过研究该区域雨水资源特征,对该区域雨水资源化潜力进行了计算,并就区域内雨水资源进行了供需与评价,探讨了该区域实施雨水资源化工程的规模.以期能对北坡区域的生态化建设提供参考.