明渠岸边横向取水口水力特性的试验研究

对明渠岸边横向直角取水口的水力特性进行了试验研究。在试验室的水槽中，通过三维超声波流速仪(ADV)测得了取水口的流速数据，试验中针对不同的分流流速比，测取了主水槽的表底层分流宽度、进水口门流速场以及紊动能k和雷诺应力的分布。试验结果显示在取水口附近的水流结构具有明显的三维特性。取水口断面的流速分布与正常的明渠流速分布不同，其断面的最大流速常常在底层。     

明渠岸边侧向45o取水口的水力特性试验研究

利用单点三维流速测量仪(ADV)对顺直明渠岸边侧向45°取水口的近区水域进行了三维流速测量。以分流流速比η为主要参数,分析了取水口近区水域的水力特性,包括取水分流宽度、分槽回流特性及口门断面紊动特性等。将本文的部分试验结果与90°取水口的结果进行了对比,结果表明45°取水口附近的水流更加平顺,口门断面处的流速分布更加均匀,分槽内净进流宽度更大。     

分流对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用先进的三维超声波多普勒流速仪（ADV）对不同分流比情况下弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究。根据试验数据,探讨了不同分流比工况下弯道水流的紊动机理,分析了其紊动特性,同时对紊动强度分布特点进行了比较。     

液压坝群对变曲率河道水力特性的影响

通过在变曲率水槽中加入液压坝群,研究了4种工况下水槽轴线上纵向流速沿垂线的分布、紊动能及水面变化特性。结果表明:①无液压坝时,变曲率河道中顺直段的垂线流速最大值出现在距水槽底部0.4倍水深处;在过渡段及弯顶附近近水面流速最大;加入液压坝群后,各液压坝上游断面沿水深方向的流速变化很小,最大值出现在距槽底0.4倍水深处,而各坝下游断面流速分布及大小差异较大。②对于4种不同工况,紊动能沿水深方向均减小。液压坝的存在减小了河道中水流的紊动能,无液压坝与液压坝全部竖起时各水深处紊动能均值沿水深方向的比值分别为1.80(距槽底0.8倍水深处)、3.02(距槽底0.4倍水深处)、5.92(距槽底0.2倍水深处),表明液压坝对近槽底处紊动能的影响更大;当液压坝的中间扇放倒后,河道紊动能沿程分布变化较大,且紊动能值也较其他工况大,呈波浪式分布。③竖起的液压坝越多,最末级液压坝上下游水位差越大,最大为0.245倍静水深。     

ADV技术测量圆射流流场紊动特性实验

利用 ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)技术对静止环境条件下圆射流流场紊动特性进行了研究 .通过专门的 Win ADV系统分析软件获得了射流横断面上流速的紊动强度、偏斜度、平坦度及雷诺应力的分布 ,轴线流速紊动强度的变化和射流瞬时速度变化等紊动特性 ,并将所得成果与已有的国内外成果进行了比较     

海水泵站流道非对称引水流态特性数值模拟分析

为探讨海水泵站流道非对称引水流态特性,基于OpenFOAM建立了某液化天然气接收站海水泵站流道数值模型,在利用实测数据验证的基础上,模拟计算与分析了对称和非对称引水时,流道内流速与紊动动能分布特征。模拟结果表明:海水泵站非对称引水时,水流进入前池后流速较大,在低水位下水流无法充分扩散,在流道入口处形成偏流,行进至海水泵前断面水流分布已基本均匀;非对称引水时,海水泵所在进水池各断面均匀性指数平均值高于对称引水工况,且各海水泵进水池的紊动动能平均值也小于对称引水工况;从过水断面流速分布均匀性以及紊动量级来看,非对称引水对水泵运行更有利。     

ADV技术测量圆射流流场紊动特性实验

利用ＡＤＶ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ）技术对静止条件下圆射流流场紊动特性进行了研究。通过专门的ＷｉｎＡＤＶ系统分析软件获得了射流横断面上流速的紊动强度，偏斜度、平坦度及雷诺应力的分析，轴线流速紊动强度的变化和射流瞬时速度变化等紊动特性，并将所得成果与已有的国内外成果进行了比较。     

明渠近壁区水流的紊动特性分析

根据ADV采集的试验水槽中的三维流速,运用紊流统计理论,从流速概率分布、紊动强度、雷诺应力和紊动动能概率分布方面,对明渠近壁区水流的紊动特性进行了分析。可得:在近壁区,横向、纵向分流速及合成瞬时流速的概率分布与正态分布相似,而垂向上则偏差较大;横向的紊动强度和雷诺应力的分布形式与纵向相似,值略小,垂向趋于一个常数;利用试验数据统计得到的紊动动能概率分布与同性均匀湍流条件下理论推导的概率分布进行了对比,说明三维流场结构下,紊动动能的概率分布更符合卡方分布。进一步根据紊流的三维紊动特性,指出应该根据水流涡团运动在方向和大小上的瞬变性,从三维方向上考虑泥沙起动时的受力。     

基于Fluent软件的低压输水管道沉沙池流场模拟分析研究

针对阿克苏乡低压输水管道中沉沙池流场特性,基于Fluent软件建立数值模型,获得沉沙工况下沉沙池在横向、纵向断面上流速特征,研究了沉沙工况下湍动能与耗散率,池口湍动能大,池末端湍动能较小;池末端与池口处耗散率相差约有810倍。分析了两种排沙工况下流速在池末端聚集,且回旋流显著;两方案湍动能与耗散率具有一致性,池口处紊动特征显著,池中间段湍动能减小至稳定状态,最大变幅超过4个量级,最大耗散率达1.831.97。     

水库壅水对水源地水环境的影响研究

水电站的修建会改变天然河道原本的水文情势和水环境状况,研究水电站建成后对水源地河段的壅水影响,以及对该河段的水质影响极为必要。以汉江拟建的旬阳水电站对马坡岭取水口的影响为例,采用二维水动力模型耦合ECOLab水质模型模拟计算了6种工况,对比建库前后取水口处流场分布以及化学需氧量(COD)、溶解氧(DO)、氨氮(NH_3—N)等水质指标浓度分布,并对建库后的不同工况进行了水质的风险评估。结果表明:建库后取水口的流速在各工况均有不同程度的下降,与天然河道相比,建库后取水口的水质指标浮动较小且均在地表水环境质量Ⅱ类标准以内;风险工况下,取水口的水质指标均远超地表水环境质量Ⅱ类标准限值,取水安全已无法得到保障。针对风险工况给出了建议,即上游安康大坝及时泄水,为提出拟建水电站库区壅水区内取水口的保护措施提供了理论依据。     

基于CFD的水电站压力前池流 态特性研究

以某水电站压力前池为研究对象,采用RNG K - s瑞流模型和运用CFD ( computational fluid dynamics)方法对压力前池的流态特性进行三维数值研究。通过对水电站全甩负荷、一台机组增负荷、两台机组依次增负荷三种典型工况下压力前池流态特性的数值分析,揭示了压力前池流态分布和水位变化特性。结果表明:在全甩负荷和增负荷工况下,压力前池内虽出现回流漩涡但进水口水流流态较好、水位波动稳定,从而为压力前池水力优化设计提供了依据。     

典型工程叠梁门分层取水方案优化分析

水库下泄低温水将影响库区下游水生生态系统,而采用叠梁门分层取水则是解决电站引起的下泄水温问题的有效手段。依托实际工程,本研究建立了三维水温-水动力数学模型,对进水口水力特性与下泄水温进行了数值模拟,分别论证了不同取水高程条件下叠梁门分层取水运行的可行性及下游取水水温规律,分析了分层取水对下游灌区作物的影响。结果表明：叠梁门取水高程是影响分层取水效果的关键因素,而取水高程的确定又与进水口水动力特性密不可分,相比于叠梁门门顶水头,中小型工程进水口结构体型对分层取水进水口系统水动力特性影响更甚;增大叠梁门与门库前置墙间距是改善进水口水力特性的有效措施之一;结合叠梁门分层取水水力特性及取水效果,提出了叠梁门运行方式。     

陡坡后消力池内水跃的数值模拟

利用三维RNG k-ε紊流模型和体积率(VOF)跟踪自由水面的方法,对4种不同工况、相同坡角的陡坡后消力池内的水跃特性进行了数值模拟,并与模型试验结果进行了对比.结果表明,不同工况下消力池内水面线特征、流速和水跃长度与模型试验吻合较好,陡坡后消力池内淹没水跃长度大于自由临界水跃长度.同时,数值计算与试验结果均表明,陡坡后消力池内水跃长度不能按照平底矩形水跃长度计算公式进行计算,必须考虑淹没度的影响,从而有效避免陡坡后消力池设计中的不足.     

抽水蓄能电站中水力干扰下的过渡过程及其稳定问题的研究

高水头抽水蓄能电站中，常采用一洞多机系统，所以机组之间水力联系紧密，本文建立了对水力干扰进行过渡过程计算所必须的既能进行大波动计算又可进入小波动的数学模型，并编制了计算程序，通过计算研究了部分机组停机过程中，其余机组在水力干扰下的过渡过程及稳定问题。     

竖井式进/出水口布置形式对水流特性的影响

抽水蓄能电站竖井式进/出水口总体布置及边界复杂,水流条件易受体型轮廓影响。为研究进/出水口布置形式对水流的影响,在计算方法得到试验验证的基础上,采用基于VOF两相流的RNG k-ε湍流模型对工程中常见的布置形式进行三维数值模拟,分析了扩散段形式和分流孔数对水头损失、流速分布及流态的影响。研究成果对竖井式进/出水口的水力设计具有重要参考价值。     

大藤峡水利枢纽船闸中间渠道非恒定流三维数值模拟研究

采用两相流模型,辅以RNGk-ε湍流模型来模拟双级船闸中间渠道的水力特性,对于自由水面的模拟采用了VOF法.通过对中间渠道中非恒定流的三维数值模拟,主要针对波速、振荡波高、局部水面比降、渠道流速等水力要素进行分析,给出了上、下级船闸不同运转方式下的水力特性,为工程设计提供依据,且可为今后类似工程提供参考和借鉴.     

水工建筑物进水口三维漩涡流场的实验研究

本文利用激光多普勒测速仪对进水口三维漩涡流场进行了量测,给出了切向速度V_0、径向速度V_1、轴向速度V_2及其紊动特性的分布特征。并比较了相同淹没水深、相同进口半径水力条件下与无涡流场的差别。可供科研设计人员参考。     

往复隔板絮凝池边壁形状对絮凝反应的影响研究

通过往复隔板絮凝池混凝反应的模型试验 ,对不同边壁条件下的絮凝效果进行了分析比较 ,可知边壁的形状对改善水流结构起着显著的作用。将絮凝池拐角及隔板端面设计为圆弧形 ,可保持所要求的紊流能耗和最佳水力条件 ,为老水厂改造提供了一条有效途径。     

基于熵产理论的竖井贯流泵流动损失特性

为了研究竖井贯流泵流动损失特性,基于URANS方法,采用FBM-CC湍流模型对竖井贯流泵内部流场进行了非定常计算,并利用熵产理论对不同流量工况下竖井贯流泵各部件的流动损失特性进行了定量分析。结果表明:FBM-CC湍流模型能够有效预测竖井贯流泵水力性能,与试验结果较为吻合;竖井贯流泵流动损失从大到小依次为叶轮段、出水流道、导叶体、进水流道;叶轮段能量损失的主要来源是湍流耗散,其熵产比率最高可达92%;涡流和流动分离导致出现局部高熵产区域;临界失速工况叶轮轮毂处存在大量涡流,轮缘处流动相对较稳定;深度失速工况受叶顶间隙泄漏流影响,叶轮进口轮缘处出现流动分离,随着流量进一步减小进水流道流态受到影响,叶片前缘出现分离涡。     

鱼道紊流特性研究进展

鱼道内的紊流特性对于鱼类能否顺利上溯洄游至关重要。为了解鱼道内的紊流状态,综述了丹尼尔式、竖缝式、组合式、涵洞式等鱼道内紊流流速、紊动能、紊流强度、雷诺剪切应力以及漩涡等紊流特性的研究进展,分析不同鱼道内紊流的分布规律及特点,指出鱼道中的紊流强度、紊动能等均会对鱼类对栖息地的选择以及鱼类通行造成较大的影响。此外,目前国内对鱼道内漩涡紊流特性的研究较少,建议对其深入研究,以改善鱼道内水力条件,保证鱼道有效运行。