底流消能的跌坎型消力池再附长度的试验研究

再附长度是衡量坎后底滚回流区水流特征的一个重要参数,再附长度随水流入射角度、跌坎深度的变化而变化。根据平面紊动射流理论,建立淹没紊动射流的扩散方程,推导出再附长度计算的半经验公式,并结合水力学试验,对公式进行验证。结果表明,通过试验观测所得观测值与通过半经验公式计算所得理论值吻合较好。     

关于高速水流在鼻坎上自由挑射射程问题

本文主要內容为通过試驗研究,对于高速水流在鼻坎上自由挑射射程問題,进行下列問題的探討: 1.影响水流自由挑射射程的主要因素; 2.造成挑流最大射程的鼻坎条件和任意射程的估算方法。由試驗研究初步成果証明:高速水流在鼻坎上自由挑射射程远近与挑射角度和半径都有密切关系。特別在单寬流量較大(当其他条件一定)时,鼻坎段的角度和半径的恰当配合,对于射程远近具有决定性作用。針对这一問題,本文提出了初步設計挑流鼻坎角度和半径的新方法、和估算射程的簡便經驗公式。     

预测挑流鼻坎自由跌落射流产生的冲刷深度

预测挑流鼻坎自由跌落射流产生的冲刷深度［土耳其］Ｄ．伊耳边兹等主题词挑流鼻坎，挑流消能，冲刷深度，水力计算，经验公式，原型观测近几年中，过坝洪水消能要求的特征是利用挑流方式消能，在长陡槽及隧洞末端布置鼻坎挑射水流。在某些地形和地质条件下，与消力池相比...     

跌坎式底流消能工的消能机理与水力计算

应用平面紊动射流理论,分析淹没射流在跌坎式底流消能工消力池中的运动规律以及跌坎式底流消能工降低临底流速的机理,得出射流扩散中心线上最大流速计算式.通过建立消力池内水流运动的动量方程,推导出跌坎式底流消能工的水力计算公式,通过试验验证,结果表明,公式是合理的,为跌坎式底流消能工的设计提供了依据.     

民乐河水库溢洪道挑流鼻坎体型优化试验研究

部分河岸式溢洪道出口河道狭窄、曲折,岸坡陡峻,河床基础抗冲能力较差,采用挑流消能时挑射水流会砸落淘刷护坦、挑流鼻坎基础,危及下游岸坡稳定安全。为验证泄洪挑射水流形态及其对河床、岸坡的冲刷影响,以民乐河水库工程为例,通过水工模型试验进行分析并对挑流鼻坎体型进行优化。试验结果表明,溢洪道挑流鼻坎采用斜切坎配合折流器体型能有效改善挑射水流流态,对下游河床、岸坡的冲刷影响较小,可确保工程安全运行。     

悬梁式挑流鼻坎最优坎高

以跳台形式的溢流堰或急流陡槽,把水流挑射至下游水面,其挑射距离L′一般按公式 (1)计算(文献1,2)。式中:T_0=T V_0~2/2g; T——上下游水面高差; Z——鼻坎顶端挑流水面至下游水面的高差; V_0——上游进水口行近流速; θ——鼻坎挑射角; h——鼻坎顶端水深; g——自由落体加速度。流速系数如下式φ=1/(1 ∑ζ)~(1/2),(2)     

跌坎型底流消能工冲击区时均动水压强计算与试验研究

应用平面紊动射流理论,对跌坎型底流消能工消力池内水流流态进行分区,并分析了冲击区水流结构。同时根据动能势能转化原理,采用坐标转换的数学方法,推导出跌坎型底流消能工冲击区时均压强的经验公式。最后,利用水力学模型试验,验证了该公式的合理性,并通过改变入池能量、入射角度、跌砍深度等条件,分析了跌坎型底流消能工冲击区时均压强的变化规律。     

泄洪洞窄缝燕尾组合挑坎试验研究

采用物理模型试验的方法,在综合考虑燕尾挑坎、窄缝挑坎2种消能工各自特点的基础上,针对长河坝水电站2^#泄洪洞挑流水舌所必须达到的挑射效果,进行了窄缝燕尾新型组合挑坎的试验研究。从挑坎内部水流流态、出挑水舌形态以及下游消能防冲效果3个方面进行了燕尾挑坎、窄缝挑坎以及新型组合挑坎之间的对比试验。研究结果表明新型的组合体型兼有燕尾挑坎与窄缝挑坎的优点,它在改善坎内水流流态、水舌形态、减轻下游河道冲刷方面起到了重要作用,同时也满足2^#泄洪洞出挑水舌的限制要求。试验的研究成果可供类似工程参考。     

带掺气槽岸边溢洪道挑流消能工水力特性

采用RNGk-ε双方程紊流模型对掺气槽、差动式挑流鼻坎和预挖坑联合运行的岸边溢洪道水流流场进行研究,模拟了具有大曲率水气交界面的挑射水舌和掺气坎水流,分析讨论泄槽流态、掺气槽底板最大冲击压力和差动式挑坎压力分布,给出了挑射水舌以及预挖坑的水流结构与速度分布特性,并将计算值与实验值进行对比,两者吻合良好。研究结果表明:泄槽中4道掺气槽的设置能有效减免发生空蚀破坏,但对泄槽中水面有一定的影响;高扩散低收缩差动式挑流鼻坎与预挖坑的联合运用消能效果理想。     

宽尾墩-跌坎型底流联合消能工水力特性试验研究

通过水工模型试验着重分析比较了宽尾墩-跌坎联合消能工与跌坎以及常规消能工消力池内的水流流态、临底流速以及脉动压力等,并根据试验结果拟合分析了该联合消能工的强迫水跃长度公式。试验结果表明,该种新型的消能方式改善了跌坎消力池内的水流流态,降低了消力池内的临底流速和脉动压力,缩短了消力池的长度,减轻了下游河道的冲刷,并且能很好地利用宽尾墩良好的消能率,克服宽尾墩挑射水流对消力池底板的冲击问题,为类似工程提供了参考,同时也丰富了泄洪消能工的型式。     

泄槽底坡对掺气坎射流空腔积水的影响

通过作者建立的掺气坎射流曲线方程和掺气空腔积水方程,分析计算了泄槽底坡对跌坎型、挑坎型和挑跌坎型3种掺气坎掺气空腔积水的影响.计算结果表明,泄槽底坡对3种体型掺气坎掺气空腔积水的影响规律是一致的.随泄槽底坡增大,空腔积水减弱,最终消失;掺气坎后挑射水流与底板的冲击角随泄槽底坡增大而减小;不同体型掺气坎的临界冲击角是不一样的.研究成果可为掺气坎的设计提供参考.     

溢洪道差动式挑流鼻坎挑距和冲深特性探讨

溢洪道差动式挑流鼻坎可明显增加挑射水流在空中的碰撞、紊动和掺气,大大减轻下游河床的冲刷.根据部分溢洪道工程的水工模型试验资料,对差动式挑流鼻坎挑射水舌挑距及其下游河床冲刷坑深度的估算方法进行分析和探讨,可供类似工程设计和运行参考.     

翻卷水舌鼻坎挑流的紊流数值模拟

将斜鼻坎与外边墙平面转弯相结合可使挑射水舌在空中横向翻卷，扩散更为显，同时，水舌中心线与溢洪道中心线形成较大的偏角，中将此种鼻坎称为翻卷水舌挑流鼻坎．通过翻卷水舌挑流鼻坎的水流属于带有复杂自由表面的紊流流动，本采用VOF法和k-ε紊流模型进行模拟，获得了详细的三维水流结构，计算与实测的水面线吻合良好，表明将紊流数学模型用于溢洪道翻卷水舌的数值模拟是合理可行的．     

溪洛渡水电站泄洪洞双曲挑坎体形设计

溪洛渡水电站4条泄洪洞位于沙谷两岸，为防止泄流水舌冲刷河岸，要求水舌挑射玉河床中心，同时使水舌沿河道方向扩散。为此，泄洪洞出口采用了异形扭曲挑坎。在不可压缩流的NavierStokes方程基础上，以求解流体力学逆命题的方式，按照水电站的地形、地质条件及下泄水流的具体要求，根据事先选定的挑流入水范围，通过计算反求能满足这些要求的挑坎体形。按此设计出的双曲挑坎满足上述要求，而且泄水时挑坎上的压力均呈正压，有利于防止空化的产生。     

巴贡水电站溢洪道掺气减蚀试验研究

结合马来西亚巴贡水电站掺气减蚀试验研究,对巴贡水电站溢洪道掺气设施的位置、掺气设施的间距、原型通气量的估算等问题进行了分析总结,并提出了一种新的掺气槽体型.这种体型通过在掺气槽与原底板之间采用抛物线连接,使下游底板局部体型与挑射水流下缘形状接近,从而使掺气坎挑射水流与底板的夹角变小,消除了挑射水流产生的回水,较好地解决了掺气槽气腔积水问题,可供其它工程参考.     

窄河谷多个泄水建筑物水舌落点的控制研究

在窄河谷中布置多个泄水建筑物时,若泄流孔口体形设计不当,可能存在水舌交叉、集中、砸岸等问题,研究各水舌落点控制问题具有现实意义。结合某山区窄河谷水电工程,在1∶50的整体水工模型试验基础上,研究了坝身表孔、中底孔及侧底孔挑射水流的落点控制问题。结果表明:窄河谷多个泄水建筑物的中孔位置可优先考虑设置燕尾坎;斜切坎应用于边孔位置时,宜对靠岸坡的边墙进行适当的倒圆处理;连续坎挑射水流横向扩散充分,不宜应用于窄河谷。     

那新水电站溢洪道出口挑坎结构形式的试验研究

广西那新水电站河岸式溢洪道轴线与下游河道斜交、河床狭窄,增加了消能防冲设计难度.针对溢洪道出口原设计方案挑射水流较集中,部分水流落在坎后岸坡上,危害岸坡及挑坎安全的现状,经水工模型试验修改,最终提出"双向扩散斜鼻坎 内转式右边墙 挑坎段分流导向墩"的消能工结构型式,使出坎水流顺河向扩散,在空间形成近似"ш"字形水舌,强化了水流在空中消能与掺气,改善下游流态及确保岸坡安全,取得明显效果.     

弯道纵向垂线平均流速的分布

本文从连续性方程的讨论出发,建立了沿垂线积分的弯道水流纵向运动方程.根据弯道水流纵向运动方程,提出了弯道水流纵向垂线平均流速计算公式.此公式获得了与弯道水流实测试验成果基本吻合的计算成果.由纵向垂线平均流速分布公式,进一步导出了水流出弯后流速调整段长度的计算公式.同时,根据理论公式,分析了各种因素对弯道水流平面特性的影响.     

圆弧鼻坎射流水舌起挑角的试验研究

基于圆弧鼻坎挑射流物理模型试验,考虑脉动流速对水舌上缘挑角的影响,研究上缘起挑角的理论公式;通过引入两个系数同时考虑脉动流速和断面水深对下缘起挑角的影响,选用49组试验数据,采用误差分析方法,提出下缘挑角的半经验半理论公式。与前人的公式相比,上缘挑角的理论公式形式简单,下缘挑角公式考虑因素较多。两公式误差均小于13%,用于计算进口水平和倾斜渠道后接圆弧鼻坎挑射流水舌上、下缘起挑角是有效的,进而确定射流冲击点位置和冲击区范围也是有效的。更多还原     

鼻坎挑流冲刷深度的预测

要求利用挑射水流消除过坝洪水的能量几乎成了最近几年来消能方面的一个特点。在较长泄槽或泄洪洞的末端设置鼻坎的作用就是将下泄的水流抛射出去。在一定的地形地质条件下，这种挑流鼻坎为消除高速水流的能量提供了一种比消力池更为经济得多的方法，因此有可能取代消力池。