抽水蓄能电站侧式短进出水口水力优化研究

结合某抽水蓄能电站的设计,对该侧式进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失等水流特性进行了水力模型试验与三维数值模拟,并对原设计体型成功地进行了优化.数值计算采用RNG κ -ε模型,应用多子区域组合法求解,压力耦合计算采用SIMPLEC.研究结果表明,计算与试验结果吻合较好.通过对抽水蓄能电站侧式短进出水口分流墩、顶板和边墙等流道结构的体型优化,解决了在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题.     

山口防洪堤工程动床模型试验研究

通过动床模型试验,分析山口镇防护堤工程实施后的河床冲刷情况,通过不同方案的试验比较,对设计方案进行改进和优化,建议取消改水重力墩方案,提出较经济、有效的方法,利用抛石方案解决了河流对河床及防洪堤堤脚的严重冲刷问题.     

抽水蓄能电站竖井式进出水口水力试验研究及数值模拟

竖井式进出水口在抽水蓄能电站上库的应用和研究情况在国内较少。本文结合某抽水蓄能电站上库模型试验任务,利用模型试验及数值计算方法,对某体型进出水口的发电和抽水各种工况下的进出水口流速分布、水头损失、旋涡等水流特征进行了分析研究。从堰型和防涡梁角度进行了体型优化,提出了阶梯防涡梁的优化体型。该研究内容,对于双向水流的流道研究,具有重要的参考价值。     

卜型岔管水力模型试验及三维数值计算研究

结合无锡马山抽水蓄能电站卜型岔管试验研究，对卜型岔管不同工况的水流流态、水头损失等水流特性进行了水力模型试验与数值计算研究，试验中发现并成功地模拟出二次流流态。数值计算采用Reynolds应力方程模型(RSM)的湍流模型，应用有限体积法和二阶迎风格式，速度场与压力的耦合计算采用Simplec。研究结果表明，计算与试验结果吻合较好。卜型岔管在不同运行工况下的水头损失差别较大，多数工况下流态分布比较均匀，总体能量损失较小，适合工程中优先选用。     

抛泥过程中泥沙云团运动的双流体大涡模拟与试验研究

本文采用双流体大涡紊流模型对静水中泥沙云团下落过程进行了研究。该模型针对每一相都建立了一个连续性方程、三个动量方程,并建立了一个体积率和等于1的代数方程。求解过程中采用压力校正法,校正压力根据每相连续性方程按照质量加权计算获得。计算模型成功地预测了云团触底前面积和扩散宽度变化转折点,对拦泥帷幕的设计将有重要意义。试验与计算结果吻合较好,表明本文模型合理。     

马山抽水蓄能电站竖井式进/出水口轴对称流场数值模拟

竖井式抽水蓄能电站竖井式进／出口概化为轴对称模型，采用雷诺应力模型(RSM)和VOF法，对抽水工况出流工况下竖井扩散段，孔口及防涡梁下的水流流动特性进行了数值模拟。数值计算结果的合理性得到了模型试验结果的验证，表明轴对称模型接近三维模型的模拟精度，有助于设计阶段体型优化。最后对抽水工况和发电工况下的流场和能量场的特性了初步探讨。     

静水中抛泥所形成的泥沙云团运动特征试验研究

本文在试验中运用成像分析方法，研究在静水中抛泥所形成的泥沙云团的运动。根据泥沙云团的运动触底前后，分扩散沉降和水平异重流扩展两个阶段分别进行分析。通过泥沙云团的面积、相对特征扩散度、前锋扩展速度、平均浓度等特征要素来分析扩散沉降阶段；通过泥沙云团的面积、前锋移动速度及沉积分布等特征要素来分析底面水平异重流扩展阶段。     

侧式短进出水口水力试验及体型优化

本文结合大树子抽水蓄能水电站下库进出水口试验任务,对侧式短进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失、库区流态等水流特性进行了水力模型试验研究。对原设计体型成功进行了优化,使各项水力参数达到比较理想的效果,解决了抽水蓄能电站侧式短进出水口在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题。     

戽流的三维大涡模拟研究

本文采用大涡模型和VOF模型对台江水电站模型戽流消能试验进行了三维数值模拟，数值仿真所得到的水位流量关系曲线、水面线与试验结果吻合得比较好，可作为工程设计、运行管理的依据。同时计算结果还能反映水面波动，与试验观测到的现象基本符合，为进一步深入研究水力波动和下游冲刷的大涡数值模拟提供了基础。     

静水中抛泥过程泥沙云团下落运动机理研究

采用双流体模型研究了抛泥过程中泥沙云团下落运动机理，并通过实验验证了模型的合理性。试验图像表明，双流体模型比单流体模型更适合于这类问题的模拟。数值仿真发现，完整的泥沙云团下落过程可以分为3个阶段：加速下沉阶段、减速下沉阶段、渐近稳定下沉阶段。前两个阶段表现为水与整个云团的相互作用，类似于各向同性异重流，后一阶段表现为泥沙颗粒自然沉降。泥沙云团在加速下沉阶段所引起水的对称涡与泥沙云团的运动是不同步的，对称涡是引起泥沙云团扩散的重要因素。