透水四面体截流材料的稳定性试验研究

实体四面体结构的人工预制抛投材料在截流工程中广泛应用于代替大质量的天然块石,具有透水性的四面体结构则在江河堤岸的防冲促淤中广泛使用,且效果甚佳。文中通过物理模型试验,结合透水四面体结构的特点和截流工程理论,研究了材料在水中的稳定特性,与实体四面体结构进行了对比。探讨了透水四面体在截流工程中的应用可能性。研究结果表明:透水四面体的表面开孔率对落水后的稳定性有较大的影响;开孔率为32.15%时稳定性最优,且止动流速与实体四面体基本相当;流场特性优于实体四面体,有效减轻了漩涡造成的不利影响。适当提高人工预制截流材料的透水性,提升稳定性的新途径是可借鉴的。     

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。     

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。     

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。     

泄水建筑物掺气坎底空腔回水探讨

该文主要采用数值模拟的方法,对明流泄洪洞掺气坎底空腔回水问题进行了探讨.通过对连续坎及三维异型掺气坎(U型、V型和凸型掺气坎)后落水区形态,水舌三维流态以及落水区流场结构等水力特性进行分析发现:当水流经过掺气坎后,中间水流较为集中时,主流方向的能量较大,不利于水流在底部落水区域的充分扩散;水流出坎后横向扩散的方向对抑止空腔内回水壅堵较为敏感,掺气坎后水舌向两侧扩散的水流与边壁的相互作用容易产生回水.结合掺气坎后水流的细部结构得出,影响掺气坎后空腔回水的主要因素为:出坎水舌落水区的纵向分布范围与横向分布范围的关系以及水舌入水角度.     

水力旋流器湍流场数值模拟

<正> 引言 水力旋流器作为一种简便、易行和高效率的分离、分级和离心沉降设备,已被广泛应用于化工、冶金、石油等众多工业领域中.以往的水力旋流器设计主要是根据大量物理模型试验得出的经验准数方程来求出旋流器的几何结构参数和操作参数.然而,随着水力旋流器应用范围的迅速扩大和人们对其分离(级)性能指标的要求日益提高,传统的按经验或半经验公式进行旋流器设计方法的局限性越来越明显,以及物模试验的耗时费钱,已促使人们开始采用数值模拟的方法,通过对旋流器内部流体运动的深入研究,弄清旋流器的分离机理,以便为提高水力旋流器的分离效率和分级准确度予以理论指导.本文采用了适于水力旋流器液相(水)流场的K-ε湍流数学模型,对水力旋流器内的湍流运动规律进行了数值模拟并根据激光实测结果对部分模型常数进行了修正.     

数字PIV技术在圆柱振荡流中的应用

用数字粒子成像测速仪(DPIV)对圆柱体在静水中作正弦运动而产生的振荡流场进行了实测研究.通过相位锁定技术和互相关分析法,分别获得了圆柱体在一个运动周期中8个不同相位的流场速度矢量及涡量强度等值线分布.实测表明,当KC＝12,β＝200时,圆柱振荡流中将存在一个有明显周期性且很规则的斜向涡街.该涡街主要由一股较强的二次流及其两侧的非对称的涡对构成,涡街与圆柱体振动方向约成±45°夹角.文中还分析和讨论了斜向涡街的形成机理.     

常用量水槽的计算理论与试验研究

介绍了国内常用的长喉道量水槽和无喉道量水槽的结构特点、适用范围和各自的优缺点,分别给出了流量的计算原理,最后通过试验验证了它们的实用性,并且对试验中所遇到的问题提出了相应的解决措施。     

两河口水电站导流洞进口围堰残梗高程影响截流难度试验研究

为了研究导流洞围堰残梗高程对截流难度的影响,以雅砻江两河口水电站截流为例,对截流流量为550、364m3/s时不同的围堰残梗高程进行对比试验,量测了戗堤龙口和围堰残梗处各项水力特性指标,分析了不同的围堰残梗高程对截流的影响。结果表明,随着围堰残梗高程的增加,龙口水力指标逐渐增加,增大了截流难度;残梗处水流流态由淹没出流转变为自由跌流,且当水流流态为淹没出流时,残梗高程增加,对截流影响不大;水流流态为自由跌流时,残梗高程增加,会显著增加截流合龙难度;截流流量减小时,围堰残梗对截流的影响增大。实际施工过程中,当截流流量为550m3/s,残梗高程为2 604、2 605m时对截流的影响变化不大,考虑到安全、经济、施工工期等因素的影响,建议将围堰残梗高程拆除至2 605m即可。