消力塘透水底板脉动壁压幅值相似律研究

以底流消能情况下消力塘透水底板下表面脉动壁压为研究对象,设计了系列比尺(1∶1,1∶2,1∶4)模型试验,分析了透水底板脉动壁压强度、偏态系数、峰度系数以及概率密度函数沿程分布特征,并研究了系列比尺模型试验中脉动壁压幅值特性的相似律问题。结果表明,底流消能情况下消力塘透水底板脉动壁压幅值符合重力相似律。     

单桩柱和波浪双向流固耦合的数值模拟

以单桩基支撑结构为对象,建立模拟波浪和单桩柱结构的三维模型,采用k-ε湍流模型和VOF运动界面追踪方法,实现了桩柱和波浪之间的双向流固耦合模拟,得到了波面三维显示图、流固交界面压力分布图和桩柱结构的受力图。还对桩柱上的最大等效应力做了研究,其变化范围是15 704~16 320 Pa,根据Von Mises屈服准则可知,桩柱在这种波浪条件下是稳定的。     

反拱透水底板拱端推力与板块位移研究

本文基于模型试验并结合数值模拟研究了反拱透水底板的拱端推力与板块位移特性。结果表明,与不透水底板相比,透水底板可以显著的减小拱端推力,并且拱端推力与板块位移均随开孔率的增加而减小,从而可以提高反拱底板的稳定性。结合拱端推力的频谱分析可知,开孔后拱端推力的脉动能量降低,并且功率谱重心向低频移动。     

消力塘透水底板脉动压力特性试验研究

高坝消力塘作为下游河床的防护结构,其自身在高速水流冲击下的稳定性与安全性是实现消能和防冲目的的关键所在,是水利工程所面临的亟待解决的课题之一。透水底板作为新型消能防冲防护结构,可以主动降低作用在防护结构上的荷载。为解读透水底板减压降载机理,文章以某拱坝消力塘水工模型试验为背景,对比分析了透水防护结构与不透水防护结构水流脉动压力及其空间尺度、消力塘底板尺寸之间的关系。研究表明,底板开孔相当于缩小了板块的有效尺度。文章成果为水垫塘防护结构＂主动防护＂模式在工程中的应用作积极探索。     

时间序列模型在风场风速预测中的应用

针对风速的特点,介绍了在风场风资源利用中几种较为常用的风速预测方法,并且结合实例详细叙述了时间序列法在风场风速预测中的应用。由实例得到的预测模型所得的平均绝对百分比误差为15.7%,与实际风速分布特性较为吻合。研究结果验证了时间序列模型在风场风速预测中的可用性,为风能源的实际应用提供参考。     

高坝泄槽隔墙静动力稳定分析

国内某混凝土重力坝采用了与传统方式不同的高低坎多孔淹没射流消能方式。为宣泄各级流 量洪水与调整枢纽水流流态，在溢流坝段中间设置了隔墙结构。然而坝面隔墙位于消力池水跃跃首位 置，水流流态十分复杂，其动力响应和稳定性问题十分突出。针对工程实践中的隔墙安全问题，本文 基于模型试验并结合数值模拟，分析了该坝坝面隔墙在复杂工作条件下的静动力特性，讨论了其结构 特征与流激振动安全性之间的关系，并对其的稳定性进行了评价，得出结论:该工程泄槽隔墙在结构 设计时应采取适当措施予以加强，且研究成果可为今后类似工程提供参考。     

WRF模式微物理方案对山西省一次强降雨 过程模拟的影响

应用新一代中尺度非静力模式WRF,采用单向两重嵌套方案,水平分辨率分别为27 km和9 km,对我国山西省2009年7月7日～8日一次典型强降雨天气过程进行不同微物理方案的模拟,得到了降水的数量特征、时空分布变化以及雨区范围和移动过程等方面的数据。对比分析了临县测站和方山测站的降雨模拟效果,结果表明：WSM6方案和M2M方案对降水过程的模拟较好,可作为降水模拟的备选微物理方案。     

向家坝工程坝面隔墙水动力特性及体型优选研究

向家坝水电站混凝土重力坝采用底流消能形式,溢流坝坝面的表孔和中孔采用高低坎间隔布置,各孔之间的水流以隔墙分开.当大坝大流量泄洪时,部分隔墙淹没在消力池中水跃的跃首位置,在低频大幅水流波动的作用下,其动力响应和稳定性问题十分突出.通过模型试验研究了隔墙在泄洪时的水动力特性,并将模型试验结果应用于有限元数值计算,分析了隔墙的模态和动力响应,进而评价其安全稳定性,得出的结论是:隔墙在泄洪时不会发生与水流的随机共振,但是,靠近挑坎的隔墙根部动应力较大,因此,在隔墙的结构设计时应采取适当措施(如:配筋)予以加强.同时,为了改善隔墙的受力条件,通过体型方案优选得到受力条件较好的隔墙体型.该成果有实际的应用意义,可为今后类似的工程提供参考.     

保证生态流量下乐昌峡弧形工作闸门稳定性研究

为保护乐昌峡水利枢纽下游丰富的动、植物资源以及满足社会、经济对水量的需求,基于模型试验并结合数值模拟研究了保证该水利枢纽下游生态流量时的弧形工作闸门与两侧闸墩的水动力特性。结果表明,溢洪道与放空底孔弧形工作闸门在下泄生态流量时动位移都可以忽略不计,两侧闸墩的振幅也很小,可以满足稳定性的要求。研究成果为保障枢纽下泄生态流量并同时保证大坝乃至水利枢纽的安全性提供了科学依据。     

复杂地形区域风场物理过程参数化方案敏感性分析

在地形比较复杂的山地地区,WRF中尺度气象模式对风电场风资源评估和预测的准确性受物理过程参数化方案选取的影响。研究边界层参数化选取了YSU、MYJ和ACM2方案;陆面过程参数化方案选取了Noah、RUC和Pleim-Xiu方案,对湖南省湘西自治州某风电场区域,采用1 km×1 km水平分辨率进行数值模拟研究,分析9种不同试验方案对模拟结果的影响,结合实测的数据对物理过程参数化方案进行敏感性分析。研究表明:对于区域的风速模拟计算,在测风年(2006年9月1日—2007年8月31日)春季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程;夏季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程;秋季的最优物理过程方案为MYJ边界条件和Pleim-Xiu陆面过程;冬季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程。研究成果为复杂地形区域风场的应用提供参考。