设置阻塞后旋流洞内的增压特性分析

为解决高水头泄洪时旋流洞内出现较小压强和空化风险等问题,提出了新型的阻塞旋流泄洪洞,该文对设置不同阻塞时的洞内压强特性、增压特性和空化特性进行了模型试验和理论分析。结果表明:设置阻塞后洞内压强增大明显,一定阻塞时起旋器出口附近负压消失;竖井段壁面压强增大主要受起旋器喉口压强影响,旋流洞段主要受切向流速沿径向分布和水流流层厚度影响;随阻塞增大的压强-顶托压强沿程呈分段变化特征,但在竖井洞段和旋流洞段具有较好的保持性;推导了顶托压强的计算表达式并予以试验验证;阻塞大大降低了空化空蚀风险。旋流洞内设置阻塞可以较好地解决高流速时泄洪洞内的负压和空化风险问题。     

阻塞式旋流泄洪洞的泄量特性分析

本文采用模型试验和理论分析相结合的方法,对阻塞式旋流泄洪洞的泄流规律和影响因素进行了分析。结果表明:泄流规律与旋流洞流态密切相关,进口和竖井非淹没时为堰流泄流,淹没时为有压孔流泄流;进口淹没时泄流量受起旋器喉口和阻塞孔口共同影响,且两个断面处均为有压孔流泄流规律;起旋器喉口流量系数与喉口前水头损失和喉口断面压强有关,且后者为主要影响因素;阻塞孔口流量系数与阻塞前水头损失、以及阻塞导致的相对空腔半径、旋流角和相对壁面压强的旋流特性变化有关;起旋器喉口流量系数在阻塞面积收缩比m=0.56时约为0.4,m≤0.18时介于0.55~0.65;阻塞孔口流量系数在m=0.56时接近0.5,m≤0.18时介于0.25~0.32;给出了起旋器喉口断面面积设计计算表达式。     

丁坝群附近流场及局部冲刷的三维数值模拟

为探索丁坝群附近水流流场,揭示其局部冲刷的形成机理,该文采用Flow-3d软件,选取RNG k-ε湍流模型和以希尔兹(Shields)数为基础的泥沙推移质输沙率模型对上挑丁坝群的周围流场分布和局部冲刷进行了三维数值模拟。研究发现,丁坝群间涡系结构复杂,第一座丁坝坝头处有一对反向的旋涡和下潜水流,切应力达到最大值,使得该位置有较大冲刷坑发生,解释了冲刷机理。冲刷坑的模拟深度和范围与实验结果吻合较好,表明该模型可以用于丁坝群及相关河道整治工程的流场和冲刷坑计算。     

空气潜孔锤孔底局部反循环封堵工具研究与应用

空气潜孔锤钻进工艺钻进效率是常规钻井工艺的10~20倍,对提高矿产资源勘探开发效率,促进贵州省经济发展具有重大意义.西南(贵州)喀斯特地区是全球最大的喀斯特连片分布区,碳酸盐岩地层分布广泛,溶洞及溶隙、裂隙发育,在使用空气潜孔锤钻进工艺钻进时,容易发生漏风现象,导致返渣困难,甚至发生卡钻、埋钻事故.双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺可以有效解决喀斯特地区空气潜孔锤钻进工艺使用困难的问题,但该工艺使用的封堵工具极易磨损,限制了该工艺在深井钻探中的使用.本项目主要以双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环封堵工具为对象,通过调整封堵工具结构,增加封堵环旋转性能等手段,对封堵环进行改良和优化设计,增加封堵工具的使用寿命,实现双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺在深井钻探中的应用.     

螺杆钻具在地热井钻探中的应用初探

螺杆钻具钻进因机械钻速高、经济效益明显而在石油、煤田地质等钻探施工中广泛使用,技术也比较成熟,但在地热井钻探施工中还处于摸索试验阶段。就螺杆钻具在地热井钻探中的设备配套、钻进工艺、效益对比等一系列问题进行了阐述,肯定了螺杆钻具在地热井钻探中的钻进效率和经济效益,同时提出了一些需要在今后实践中解决的问题。     

阻塞式旋流泄洪洞空腔环流的能量特性

旋流泄洪洞内的空腔环流既不同于常规有压流,也不同于明流,因此采用理论分析和模型试验相结合的方法,建立了空腔环流断面的能量积分表达式,并对具有较好抗空化特性的阻塞式旋流泄洪洞内空腔旋流的能量特性进行了研究。结果表明：建立的空腔旋流能量方程利用相关水力特性进行计算的结果符合洞内的能量变化和转化规律,随着阻塞面积收缩比的增大,空腔环流的压强势能所占比例明显增加,动能所占比例减小,与阻塞收缩比增大时壁面压强增大、流速减小的规律一致;在水平洞起始段,切向动能大于轴向动能的部位延长,在阻塞面积收缩比m=0.49时,约增长至5倍洞径长处;增加阻塞,对竖井段的能量损失影响很小,但能较大提升水平旋流洞段的消能率。     

利用霍尔效应进行随钻气侵早期检测设计

根据霍尔效应基本原理,提出霍尔法气侵早期检测新思路。忽略其他影响甚微的因素,认为在钻井参数和钻井液确定的前提下霍尔电压数值只是载流子浓度的函数。通过一定装置和设备实现自动采集霍尔电压数值并将其转化为数字信号传送到电脑,再通过编制的程序进行U_(MN)和U′_(MN)的自动拟合和对比,从而智能判断气侵是否发生。该方法影响因素相对较少,敏感精确,设备简单成本低,早期发现气侵,易于实现自动化(电脑自动监测)和实时监测(随钻监测)。     

洞内淹没射流及水平旋流梯级内消能的适用性研究

为了适应高水头泄洪消能的需要,提出了一种新型的泄洪内消能工,即洞内淹没射流与水平旋流梯级内消能工。以流量1 200 m3/s、最大总作用水头150m为标准进行了该消能工的体型设计,然后对设计的消能工进行了1∶60.25几何比尺下的水工模型试验。结果表明:下游出现与明渠相似的多种水跃流态,淹没射流孔口系数0.5~0.56,起旋器喉口流量系数0.32~0.35之间;旋流空腔直径先增大后迅速减小最后平稳,在旋流阻塞孔口处空腔直径又迅速增大最后稳定;下游水位H下小于2.0 D时,下游旋流洞段压强相对变化幅度较小,H下大于2.0D时,上下游水位对旋流洞压强影响较大;上游水位的变化不影响淹没射流速度相对变化,下游水位的变化,对水平旋流洞段影响较大;上游淹没射流消能、竖井消能、旋流洞消能与下游旋流阻塞扩散消能的消能率分别占总消能率的15%、10%、30%、10%,其中下游水平旋流洞段承担主要消能部分。     

水气两相流分段分模型数值模拟方法研究

为了更准确地分析水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段水流特性,采用理论分析、数值模拟与试验研究相结合的研究方法,以旋流阻塞扩散段至气体溢出段为研究对象,重点针对试验研究中难以对泄洪洞内部进行观测的问题,开展水气两相流分段分模型数值模拟方法研究.研究结果证明:Mixture模型和VOF模型在旋流区、水气掺混区和气体逸出区分类运...     

某闸坝工程跌坎底流消力池体形优化试验研究

大单宽、低弗劳德数闸坝工程底流消能时易存在不稳定流态且消能率低等问题,结合某工程进行了跌坎底流消力池体型优化试验研究。结果表明,原方案采用小挑角跌坎消力池,闸门局开,上下游水位差较大,且下游水位较低运行时,消力池内因挑坎挑射水流与池内水流衔接易产生不稳定流态;将入池挑坎改为平角跌坎并在消力池内布置消力坎后,池内为稳定的淹没水跃,水面变化平缓,池内临底流速不超过10 m/s。优化后的平角跌坎消力池+池内消力坎方案,从根本上解决了原方案水流衔接引起的池内水流剧烈紊动、水面大幅波动、消能不足等问题。