水工结构模型试验的激光散斑技术及其应用

近十几年来,由于分析方法和计算技术的进步,水工结构模型试验的重点转向一些重大复杂或特殊问题的研究.特别是能够模拟原型材料自重的地质力学模型材料出现以后,扩大了水工结构模型试验的领域,原来一些难以完善模拟的问题,均可借助地     

水电站尾水系统CFD分析与优化

现有很多大中型水电站的尾水系统具有复杂的布置形式,无法直接使用经验公式求出其水头损失,需进行物理模型试验。但模型试验成本高周期长,壁面粗糙度不易模拟,而且受缩尺效应的影响。CFD数值模拟具有成本低,周期短,100%原型尺寸模拟的优势。应用计算流体力学方法对水电站尾水系统进行CFD数值模拟,得到其水头损失和流态,并对流场结构进行分析,提出尾水系统优化的一般原则。对比CFD计算和模型试验水头损失的结果,发现两者基本一致,表明用CFD进行水电站尾水系统优化是可行的,可以为工程设计提供可靠依据。     

科技简讯

△在水利电力部科技司主持下,江都抽水机三站水泵装置技术改造模型试验成果于1986年2月通过鉴定.该模型试验系统与原型装置的模拟性较好,通过现场调研与模拟试验,找出了原型问题并提出了现场技术改造方案.     

深基坑变形特性的离心模型试验、数值计算与现场实测对比分析

依据背景工程特点进行抽象简化,得到合适的离心模型试验方案,采用离心模型试验分析紧邻地铁枢纽深基坑工程变形特性。同时建立三维有限元模型对上海地区某紧邻地铁超深基坑变形特性进行数值模拟,分析中土体本构关系采用考虑土体小应变特性的HSS模型进行描述,并与现场实测结果进行对比分析。研究表明:模型试验、理论计算及现场实测3种方法所得出的深基坑变形特性定性规律基本一致,但在量值上有较大的差别,其中采用考虑土体小应变特性的HSS模型能够较好地模拟超深基坑的变形特性。     

地下复杂结构的物理模拟

分析模型已广泛应用于地下洞室设计的验证、矿山规划和复杂建筑物通风系统的研究。一般说来,数值模型还缺乏有效的手段,特别在模拟地质情况复杂深层结构体系周围的应力状态是如此。本文讨论了模拟岩石的材料在岩体的物理模拟和地下结构模型试验中的应用。这里介绍的试验方法,是模型验证一种有效的手段。研究的具体结构是光壁圆形隧洞的交叉段。本文给出了为结构模型试验作准备的、用模拟岩石的材料浇制的、大尺寸立方体试件的室内试验成果,确定了模拟母岩的材料在弹性状态和塑性状态的重要特性参数,对这种浇注模型的荷载相似和边界条件也作了详细说明,最后,介绍了根据试验结果得出的原型结构对荷载响应的估计以及隧洞承受单轴应变荷载时的破坏机理。     

利用CFD技术研究淮安一站叶片翼型对水泵的影响

通过对水泵叶片翼型的设计,应用软件建立其三维数学模型,基于CFD数值模拟技术,分析3种叶片翼型对水泵性能的影响。经研究可以得到最优模型,再通过模型试验和现场测试的方法研究优化后泵装置的性能。在叶片安放角为0°时,淮安一站原型数值模拟结果与换算后的原型试验参数进行数值模拟,从而得出,淮安一站机组数值模拟和模型试验结果曲线变化规律一致,流量—扬程曲线基本吻合,流量—效率曲线也基本一致。总体来说,模型试验和数值模拟结果较为吻合,数值模拟结果较为可信。     

地质力学模型岩体层面力学参数及扬压力的模拟试验研讨

工程地质力学模型是研究复杂基础与上部建筑物在荷载作用下共同工作的结构模型试验手段,近十年来在我国发展很快.本文着重论述了这种模型的岩体层面粘聚力c值的模拟问题,为此配制了合适的粘结剂.进而采用简化方案,对岩体层面扬压力的模拟进行了初步探索.     

城市透水面集水效应试验研究进展

述评了近年来国内外城市透水面集水效应试验研究的最新进展,并认为:目前国内外多采用现场试验或足尺模型试验的方法研究城市透水面的集水效应规律;现场试验中要求模拟和观测装置须满足试验区周边环境改变小、设备的可移动性好等特性;模型试验中要求重塑的下垫面必须与原型相似.符合工程背景的实际需要.提出了近期工作展望:即进行各类典型城市透水面集水效应的试验研究,并发展和完善适用于城市环境现场试验的降雨模拟与观测系统.     

土工离心模型试验数据采集系统

一、前言土工离心模型试验是将模型置于高重力场中,观测土工结构模型的性态。其用途通常为:(1)了解拟建或已建工程在各种载荷条件作用下的性态。即利用离心模型试验的结果通过模型律来预测原型相应的反应;(2)验证土工数学模型。土工离心模型试验是将土体和工程结构模型置于仿真的原体应力场的作用下进行观测,类似于原型观测,故可验证相应的数值计算结果;(3)了解工程体系的未知性态或破坏机理。这是某种     

官地水电站尾水调压室与尾水洞连接岔洞的体型优化研究

对于首部式开发的水电站,其尾水系统水头损失直接关系到长期运行的经济效益。本文应用计算流体力学技术(CFD)对官地水电站尾水系统局部布置与结构体型进行数值模拟,开展三维流场计算与分析,得到其水头损失和流态,确定设计方案;然后进行模型试验,并对比分析数值计算和模型试验结果,证明三维流场计算结果的可靠性。采用三维流场计算可进行方案对比及体型优化并得出较优的尾水(引水)系统体型,可以为一些无法进行模型试验的工程提供设计依据。     

石泉水电站大跨度平面工作闸门的计算和分析

在水利水电工程中,平面钢闸门的应用是十分广泛的。由于平面闸门是一个承受弯曲作用的板梁组合结构,所以按照平面体系方法进行结构简化计算时,事先应假定荷载传递分配路线,并将闸门分解成单独的板、梁、柱和支承等构件。按照这种简化方法计算,其成果与原型观测的结果往往有较大的出入。为此,笔者根据石泉水电站中孔闸门的原型观测、设计     

离心模型试验模拟塑料排水板处理软基的试验研究

软基处理工程中经常用到的塑料排水板在离心模型试验中难以直接模拟，本文提出用模型砂井模拟原型塑料排水插板，使在任一时刻，模型地基与原型地基具有相同的平均固结度，从而使离心模型试验可以研究塑料排水板在软基这一岩土工程问题。结合实际工程进行的离心模型试验可清晰直观地反映出软基加固的效果。     

离心模型试验模拟塑料排水板处理软基的试验研究

软基处理工程中经常用到的塑料排水板在离心模型试验中难以直接模拟，本文提出采用模型砂井模拟原型塑料排水插板，使在任一时刻，模型地基与原型地基具有相同的平均团结度，从而使离心模型试验可以研究塑料排水板加固软基这一岩土工程问题。结合实际工程进行的离心模型试验可清晰直观地反映出软基加固的效果。     

通航水力学研究专题论文综述

本文对国际天然和实验室水力学研究学术会议的包括船闸水力学、港口水力学及筏道水力学在内的１１篇通航水力学论文进行了简要的综述。这些论文的研究方法大多是水工模型试验与原型观测,并对两者结果进行了比较。验证了模型试验结果的可靠度。论文（７）是至今首次研究的课题,作者使用了简化的数学模型、物理模型及现场观测等方法,并获得好的结果。这些论文可供研究这类问题与工程设计时参考。     

排沙漏斗截沙率计算

排沙漏斗是经过15年系列模型试验及原型观测研究成功的排沙设施,该设施工程设计时的截沙率一般通过试验测得。文章根据多年原型工程的运行经验,分析了影响排沙漏斗截沙率高低的主要因素,通过量纲分析给出了各因素与截沙率之间的函数关系,结合室内系列模型试验,运用数值分析的方法推导出排沙漏斗截沙率的计算公式,并利用实际工程的原型观测资料对所推导的公式进行对比验证。结果表明,该公式的计算误差不超过±5%,可供今后排沙漏斗工程设计计算参考。     

超高水头钢衬钢筋混凝土明管研究

结合依萨河二级水电站高压管道的１∶１比尺原材料结构模型试验，论述了钢衬钢筋混凝土明管在内水压力作用下的静力响应基本成果和超载能力，提出了多种材质联合受力结构的破坏标准，并将结构模型试验成果与现场水压试验原型观测成果和计算成果进行了对比分析。现场水压试验和高压管道运行情况表明，在钢衬与内层钢筋之间设置连接件更能充分发挥结构联合受力作用，同时也是改善间隙给管道受力带来不利影响的措施之一。     

三峡等工程导流的模型与原型观测成果比较

叙述了三峡等工程导流模型试验和原型观测结果的比较。文中就三峡等工程50年来模型试验与原型观测对一些水流要素如水位、流量、水面线、动水压力、流速、流态、主流位置、回流范围、波浪、水跃形态、船舶行驶等一一作了比较。结果表明,计算、模型与原型的成果基本一致,在流速、流态、回流、泄流量、水位等方面模型能复演原型,对受比尺影响复演有困难的（如水浪、水雾、冲坑形状等）也作了阐述。     

嘉陵江上石盘电航枢纽戽流消能设计研究

上石盘电航枢纽工程泄洪冲砂闸下游采用连续式消力戽消能,由于消力戽下游开挖条件的变化,尾水条件得到了改善。通过分析计算、数值模拟和水工模型试验,研究了简化下游护坦和海漫区保护的可行性。     

闸门流激振动全水弹性模型试验的原型验证

由于弹性结构与其周围流场存在着复杂的相互作用,单纯数值方法还不能正确预报这种水弹性振动,因此,水弹性模型试验已成为预报流场中结构原型行为的唯一方法.在对水弹性振动模型相似准则和研制的闸门水弹性振动模型材料性质简要介绍的基础上,对三峡大坝导流底孔弧形闸门全水弹性模型振动试验成果和其原型振动观测成果作了多方面对比分析.结果表明:全水弹性模型试验预报的原型闸门的动力特性、振动加速度、结构动静应力与原型闸门在相近条件下的实测成果颇为一致,从而验证了闸门全水弹性模型对原型闸门流激振动行为预报的可靠性.     

人工岛软基处理离心模型试验研究

根据西人工岛基础处理SCP方案,开展了大型土工离心模型试验。模型对原型地基条件作了适当简化,块石和回填中粗砂层主要控制其干密度与原型一致,其它土层则控制其原位不排水强度与原型一致。模型试验采用高精密的无接触式激光位移传感器测量模型结构表面沉降和侧向位移,采用先进的PIV图像测量技术测量模型剖面位移。试验模拟了基坑开挖后和隧道安放后两种工作状况,试验结果表明:①在基坑开挖至标高-12.5 m后,基坑和围堰体以及整个岛体结构都是稳定的。②人工岛在隧道安放后,格型钢板桩围堰上端稍向基坑外侧位移,而岛堤继续下沉,但其发展速率随时间越来越缓慢。最后,基于幂函数外延插值对工后沉降量进行了粗略预测。