基于Flow-3D的陡坡弯道水流三维数值模拟

弯道急流有其独特的冲击波现象,流态极其复杂,为研究弯道对急流的影响和提出改善措施增添了困难。采用RNG k-ε双方程紊流模型和VOF法,以某工程溢洪道为依托,利用Flow-3D软件,对陡坡弯道段的急流进行了三维数值模拟,通过物理模型试验数据的验证,显示数值模拟结果的正确性。通过计算结果,分析了陡坡弯道对急流流态的影响,提出了导流墙法的弯道急流优化方案,通过物理模型进一步证明,采用导流墙法可有效改善急流弯道水流流态,表明借助Flow-3D软件对弯道水流进行三维数值模拟是可行的。     

石砭峪水库泄洪洞复合圆弧曲线弯管水力特性试验研究

石砭峪水为泄洪洞弯段布置为大底坡急流弯道，为调整其水流流态，进行了水工模型试验。根据隧洞已开挖的现状，又要较好的控制洞内水流流态，试验中曾对弯道体型进行了多次修改比较，其中复合圆复弧变道体型较好的控制了急流弯道水流流态。本文结合该工程试验研究，着重对复合圆弧弯道水流特性及其控制急流效果进行了阐述。并提出了急流弯道的初步选型方法。     

大底坡复合圆弧曲线急流弯道水力特性试验研究

西安市黑河引水一期工程－石砭峪水库泄洪洞弯段布置为大底坡急流弯道，为调整其体形和水流流态，进行了水工模型。根据隧洞已开挖成洞的现状，又要较好地控制道段水流态的要求，试验中道对不同弯道体形进行了多次比较和修改，其中复合圆弧曲线弯道体形较好地控制了急流大弯道大流流态。     

泄水闸后弯道陡坡段急流调控措施研究

针对典型泄水闸后直角弯道段和陡坡段产生的急流横比降及冲击波等影响工程安全运行的不良流态,通过物理模型试验研究手段,在泄槽内增设了多个组合的急流调控措施,并结合下游消能工优化,以水位、流速和流态等直观的水动力因素为优化指标,实现了对泄水闸后弯道段急流横比降的调控和陡坡段冲击波的消减,改善了消力池内水流流态,提高了整体消能效果,基本满足了设计要求。     

导流墩和糙条对溢洪道弯道水流的调整作用

在水利工程中经常会涉及弯曲流道，一定范围内弯曲流道产生的复杂流动结构及流态往往不能满足工程设计要求，新疆引额济克“635”溢洪道整治工程共有五个弯道，1：4陡坡及消力池都在弯道上，坡度陡，流速大、流态复杂，凸岸和凹岸水深相差很大。通过模型试验，将导流墩和糙条联合运用，有效地控制了弯道环流的发生和发展，缩短了纵向流速分布调整的距离，使水流能较快地横断面上重新均匀分布。此做法可供类似工程参考。     

乌拉泊水库溢洪道消能防冲模型试验研究

乌拉泊水库溢洪道既有转弯段也有陡坡泄槽段,转弯段凸岸和凹岸水深、流速相差较大,陡坡段流速大、流态复杂,下游消力池消能率低、流态紊乱。通过模型试验,将转弯段改造成消力池,有效地控制了弯道离心力的作用,借助糙条的作用降低了陡槽内流速,使水流能较快地在横断面上重新均匀分布,使改建后的溢洪道水流条件得到了改善。     

王家厂水库溢洪道弯道水流改善措施

岸边式溢洪道常因地形和工程造价等因素的制约不得不采用弯道泄流，而水流因受离心力的作用给泄槽流态及消能防冲造成了诸多不利因素。为了改善王家厂水库溢洪道弯道水流而提出了扇形抬高陡坡段泄槽底部外侧高程和加设分流墩的设计组合方案。通过水工整体模型的试验验证，该方案是合理的，较好地解决了弯道溢洪道的水流流态及消能防冲问题。     

溢洪道弯道陡坡段底板结构型式的合理性探讨

通过楚松水库溢洪道的弯道陡坡段的布置情况,探讨采用合理的陡坡段底板的结构型式,以适应弯道高速水流的流态分布,减少高速水流对溢洪道底板的空蚀和脉动压力,消除弯道冲击波的扰动现象.     

一种改善溢洪道陡槽弯道水流流态的措施研究

水库溢洪道受其地形、地质条件限制,在陡槽段不得不设置弯道。针对云南省某水库溢洪道,通过水工模型试验研究,水流通过陡槽弯道后产生了不对称冲击波,水流分布极不均匀,水流流态紊乱,下游消能能力严重不足。为解决这些问题,经反复试验,最终在陡槽弯道段底部垂直布置了四道斜槛。采用这种工程措施,起到了消减急流冲击波,改善陡槽弯道水流流态,提高下游消能能力的良好效果,可为同类工程提供一定参考。     

电厂循环水流道进口水力优化研究

为减少占地、节省工程量,某电厂循环水流道初步设计选择平面弯曲、总体长度相对较短的曲线形布置形式。应用二维紊流模型进行数值模拟,分析了流道曲线引水段弯道环流运动所产生的不利影响,为遏制弯道环流运动、调整水流流速分布,对流道进口进行水力优化,将进口前沿冷却塔人字柱支墩改造成导流墩,用以控导引水段水流运动。模型试验表明,该项措施能够有效梳理弯道段水流流向,均化流速分布,控导效果可以满足要求。     

大河东水库溢洪道弯道水流改善措施

大河东水库溢洪道由渐变段、泄槽、弯道、消力池等组成,宽20～34.5m;在420m长的溢洪道平面上,上、下游共有2个约90°的弯道,下游弯道内、外弯道半径分别为15m及60m。泄槽弯道上过水水流极不均匀,左右岸水深最大约相差3.0m。为减小弯道引起的水面差,根据大河东水库溢洪道的具体条件,在下游弯道处设三道导流坎是合理可行的。     

桂花水电站掺气分流墩与消力池联合应用消能效果的研究

通过试验研究了桂花水电站拱坝掺气分流墩的体型、布置和水流流态,消力池和消力池中T型墩的体型和布置,掺气分流墩和消力池联合应用的水流流态和消能效果。试验表明,掺气分流墩与消力池联合应用明显改变了水流流态,具有显著的消能效果。     

桂花水电站掺气分流墩与消力池联合应用消能效果的研究

通过试验研究了桂花水电站拱坝掺气分流墩的体型、布置和水流流态,消力池和消力池中T型墩的体型和布置,掺气分流墩和消力池联合应用的水流流态和消能效果。试验表明,掺气分流墩与消力池联合应用明显改变了水流流态,具有显著的消能效果。     

引黄入晋工程南干线一级泵站进水系统优化研究

引黄入晋工程南干线一级泵站上游来水需经９０°转弯进入侧向引水泵站进水池，弯道水流对进水池内水流流态影响很大。在来水角度不能改变的情况下， 通过不同运用工况试验研究， 提出在弯道右侧墙设置带缺口的导流齿，是改善弯道流态、保持进水池水面平静的有效途径。提供的最终体型及该体型下机组运行的最低限制水位， 已被设计部门采纳并实施。     

一种消除陡坡弯道急流冲击波的新措施

卡群一级水电站为消除陡坡弯道冲击波采取了消能栅和导流消能板新措施，该项措施在上级陆坡段以消能为主，弯道采用消、导结合的方式，经一年多的实际运行，表明该项措施较好地解决了大底坡急流弯道流态的控制问题，施工方法简便，工程投资小，原建筑结构基本保持不变，冬季运行较为理想，可推广应用地其他类似的工程。     

陡坡弯道水流条件改善数值模拟研究

小南海溢洪道下游弯道坡降陡达1：5．551,下泄水流流速超过14m／s,由于该陡坡弯道内水陡流急,同时受弯道离心力的影响,下泄水流流态紊乱,形成明显的急流冲击波,各级流量下水体集中于弯道凹岸,校核洪水最大横向超高达5．24m,不能满足设计要求。通过研究,采用斜槛法为主,辅以斜底法优化后,陡坡弯道内的急流冲击波基本消除,横向水面超高也明显降低,可以满足设计要求,为实际工程所应用。     

急流弯道水流露底现象研究

为了解急流弯道水流聚集在凹岸的成因,以便在弯道设计和管理中避免水流露底现象发生,根据急流露底弯道水流速度比较快、在没遇到边壁之前沿直线运动的特点,利用动量方程,推导出急流弯道露底的界限。结果表明急流弯道露底与弯道半径、弯道宽度以及水流的Fr有十分密切的关系,当弯道转弯半径与弯道宽度比小于Fr减去0.5时,就会出现露底现象。结论与前人的试验研究结果大致吻合。     

弯段溢洪道导流墩联合糙条消能工水力特性试验研究

由于弯道离心力与边墙的作用,导致溢洪道内产生水面超高、横向冲击波等问题。为了充分体现加设导流墩糙条后对溢洪道内水力特性影响,通过对曲率半径与底宽比值为2. 2的60°弯段溢洪道试验研究,得到了不同试验方案下溢洪道各典型横断面的水深与水流动力轴线分布规律。结果表明:导流墩布设位置和个数均可以一定程度地改善溢洪道内水面结构形态,单一形式导流墩对弯道内水面结构改善效果不如导流墩和糙条联合布置形式; 5组试验方案最大水面差及最大水深在1/5～2/5弯道横断面和4/5弯道横断面相邻上下游位置发生频率较大,且导流墩糙条联合方案的水流动力轴线更趋向弯道中轴线;相比同类消能工,导流墩糙条联合形式布置在弯道内更加节约工程造价,且施工较方便,可为实际工程设计提供理论参考依据。     

汤河水库溢洪道导流墙模型试验研究

本文以汤河水库溢洪道陡槽弯道段续建工程设计方案为依据,通过在实验室进行水工模型试验,首先分别对无导流墙溢洪道和有导流墙溢洪道进行了泄水能力以及水流形态研究;其次,对两种工程设计段的水流流态、流速分布以及底板压强分布进行了对比研究;最后通过实验数据分析,提出对溢洪道弯道段加导流墙的优点,进一步分析其可行性。     

凤凰水库弯道溢洪道流态控制设计

在凤凰水库溢洪道弯道陡槽段的设计中，综合运用了导流墙和渠底超高措施，有效地调整了弯道控制断面的动量分配，改善了弯道水流流态。实践证明导流墙、渠底超高组合设计方法在凤凰水库陡弯溢洪道水流流态的控制上取得了较好的技术经济效果。