大流速、高弗劳德数弯道水流流态控制研究

为研究大流速、高弗劳德数条件下弯道水流的水力特性,以某水利工程为例,提出采用"前置掺气坎+渠底局部超高+阶梯"相结合的弯道水流控制新技术。试验结果表明,采用该技术后弯道段水流流态良好、横向水深和流速分布较均匀、弯道段沿程流速增加较小、弯道后水流衔接平顺,各项水力指标均满足工程应用要求。研究成果对类似工程提供参考和指导。     

猴子岩水电站过水围堰防护方式试验研究

针对围堰防护方式对上游围堰过流稳定性影响问题,以猴子岩水电站过水围堰为例,采用子堰防护和自溃式子堰两种围堰防护方式进行对比试验,量测了上游围堰范围内水力学特性指标,检验了不同的围堰防护方式对围堰过流稳定性的影响。结果表明,采用自溃式子堰方式可降低上游围堰上下游水位差、减小水跃跃首最大流速、减缓堰后冲坑坡度,更有效维持上游围堰的过流稳定,并能安全渡汛。     

溢洪道中墩水翅的消减研究

针对消减溢洪道中墩后水翅问题是溢洪道设计中的难题,以印度尼西亚Jatigede大坝溢洪道为例,探讨了水翅产生的原因和影响因素,提出了一种新的中墩体型以解决溢洪道中水翅问题;并采用数值模拟和模型试验两种方法验证了新中墩体型在消减水翅方面的明显作用,可为溢洪道中墩优化设计提供依据.     

突扩突跌掺气射流对泄洪洞侧墙水力特性的影响

采用VOF和RNGk-ε紊流模型模拟突扩突跌型中闸室出口高速三维掺气射流。突扩掺气射流冲击壁面的反射作用使近壁流动具有强烈的各向异性,反射流向洞顶扩散形成水翅,突扩宽度和闸室出口水流佛汝德数是影响水翅的主要因素。出闸射流碰撞泄洪洞底板后,反射形成侧壁压力中心,其周围具有较大的压力梯度,容易诱发剪切空化。     

高水头岸边式溢洪道泄槽段水力特性研究

为了保证高水头溢洪道上泄槽段的水流平顺进入下泄槽段以及下泄槽段减免空蚀破坏,同时提高渥奇曲线段底部的水流空化数和避免负压;在变坡处采用了渥奇曲线和下切直线段相结合,其后接掺气坎的形式。针对下泄槽陡坡段容易出现水翅现象,提出了在两侧墙增设一段与泄槽底板成一定夹角的消翅悬梁,从而有效地抑制了水翅的发展,稳定了泄槽流态,且悬梁发生空蚀破坏的可能较小。该体形布置形式对类似工程有一定的参考价值。     

曲线型局部超高阶梯溢洪道的水力特性

针对在高弗劳德Fr、大流速的来流下,曲线型光滑溢洪道的凹岸水位严重超高,凸岸出现底板露底,进入消力池的水流流态恶劣等不良水力现象,提出一种曲线型局部超高阶梯溢洪道。该溢洪道内布置多级阶梯,每级阶梯的凹岸和凸岸底部高程不同,且凹岸高于凸岸。利用水工模型试验和3维数值模拟方法详细研究水力特性。试验依托于某水库的岸边溢洪道工程,数值模型基于RNG""紊流模型和VOF法。与试验测量的阶梯溢洪道沿程流速、水面线分布等数据比较表明,数值模型的可靠性和准确度满足工程计算要求。通过试验分析光滑和阶梯溢洪道内的水流流态,验证了该溢洪道在工程中应用的可行性。从3个特征横断面水面线、流速分布,以及第Ⅱ特征断面所处的阶梯平台、凹凸岸边墙和中轴线沿程流速矢量、压力分布结果可以看出,横断面的流速、水深分布趋于均匀,凸岸底板的露底现象消失,岸边的折冲水流被极大削减;负压区出现在凹岸边墙、竖立面和阶梯平台形成的3维区域内,范围较小;阶梯平台上存在横向水流,与主流共同形成3维消能区,明显加强沿程水流能量耗散,入池流速得到减缓,平稳下泄进入消力池。在曲线型溢洪道内布置局部超高阶梯能成功解决大流速、高弗劳德数急流条件下出现的恶劣流态,增加能量损失,但需要结合前置掺气坎解决空蚀空化问题。     

水力旋流器湍流特性研究

在介绍水力旋流器湍流特性的研究意义及前人研究成果的基础上，对水力旋流器中湍流能量的产生、分布和转化机制以及湍流对水力旋流器固液分离性能的影响进行了探讨。研究表明，较高的湍流强度将降低旋流器的分离效率，而雷诺切应力的存在则对旋流器的工作有利有弊。研究成果对水力旋流器的优化设计与运行具有指导意义。     

水力旋流器固液两相流测试研究

采用新型的激光测量仪器—粒子动态分析仪(PDA)对水力旋流器内固液两相流中的固粒速度场及其粒度的分布规律进行了测试,首次获得了旋流器内固粒浓度的实测分布规律;并对涉及到水力旋流器分离机理的固相粒子分离过程、“溢流跑粗”、器壁易受磨损的主要原因等问题作了分析,提出了一些新观点。     

高拱坝挑跌流泄洪消能水垫塘底板稳定性研究

通过对水垫塘不计止水等作用的２０种组合工况的实验研究,定性地分析了不同地基条件、单宽流量和水垫深度对底板稳定的影响;并对水垫塘的优化设计和防止板失稳破坏等问题进行了探讨。