挑流水垫塘掺气比尺效应试验

为了研究泄洪消能缩尺模型中的掺气比尺效应,以提高模型预测精度,通过模型试验,对比分析1:50和1:100两个不同比尺模型上的挑流水舌形态及下游水垫塘内掺气量(体积分数,下同)分布。试验结果表明,在同样的孔口体型作用下,不同比尺模型水舌空中裂散程度有明显差异,1:100模型中水舌呈月牙形散落在水垫塘,1∶50模型水舌呈椭圆形散落在水垫塘;水舌入水形态的差异进一步导致水垫塘掺气量分布不同,1:100模型水舌入射区域掺气量相对较高,掺气量峰值约为50%,1:50模型上同样位置掺气量峰值约为40%;从水垫塘内掺气量空间分布来看,1:100模型水垫塘横向掺气范围相对较小,纵向掺气范围相对较大。     

高拱坝非对称泄洪消能布置优化试验研究

白鹤滩水电工程具有窄河谷、大泄量的特点,泄洪消能问题突出。为了避免有限空间内的水舌重叠,采用泄洪表孔3组非对称排布的泄洪消能布置方式。模型试验表明,原布置方案中在坝身泄洪孔口表、深孔单独泄洪时能有效分散水舌,但在坝身表、深孔联合泄洪时,水垫塘内冲击压力峰值超过常规标准,可能影响水垫塘安全运行。通过分析表、深孔水舌的空中碰撞特点,调整表孔俯角后,改善了水舌空中碰撞效果,同时改变深孔平面偏转角后,坦化了大功率泄洪时水垫塘动水冲击压力分布。优化后的非对称布置方案在高效消能的同时保证了水垫塘的安全。     

消力池底板上举力的神经网络模型预测

利用BP人工神经网络的非线性映射功能,结合水槽中两种主要消能形式的模型试验,以流场中作用在板块上表面实测脉动压力为变量,构建了一个简单的上举力预测系统.经过实测资料验证,该系统预测效果较好.本文的研究成果对消力池安全实时监测具有一定的意义.     

岸边并联泄洪洞下游河道冲坑预测

挑流水舌对下游河道的冲刷关系到工程安全。根据动量方程推导了射流在下游水垫中的扩散规律,分析了下游水垫流速对射流扩散的影响,提出了动水垫下射流的临底流速计算方法。研究结果表明:动水流速增加了射流在水中的扩散距离,促进了射流扩散及射流流速衰减,降低了射流临底流速。将研究结果应用于白鹤滩岸边泄洪洞下游河道的冲坑深度预测。模型试验结果表明:在鼻坎水流参数相同的情况下,河道中水流为动水时的冲坑深度较静水时冲坑深度减小约10%,且位于河道下游侧的挑流水舌形成的冲坑深度小于上游侧挑流水舌形成的冲坑深度。与常规预测公式相比,该方法能准确预测不同位置挑流水舌的冲坑深度,研究结果可为泄洪设施下游河道消能防冲设计提供依据。     

海上风电场风能计算中关于海面粗糙度问题的探讨

提出一种利用海上10m高度的实测风速推求海面粗糙度的新方法。通过分析计算并与实测值进行对比,采用新方法计算时,风速误差为2.04%,风功率密度的误差为10.39%;采用传统零粗糙度计算方法时,风速误差为4.51%,风功率密度的误差为16.88%;在大风时段,用新方法计算时风速和风功率密度的计算结果比传统方法的计算结果更接近实测值。实例表明:采用新的粗糙度计算方法能够使海面推求的风资源结果更接近真实值。     

高拱坝大泄量碰撞消能水垫塘底板冲击压强试验研究

鉴于目前水垫塘冲击压强的研究多为定性分析，考虑多因素影响的定量研究尚不多见，基于某在建大泄量高拱坝碰撞消能工况开展了水工物理模型试验，在碰撞流态的基础上研究多因素影响下冲击压强演变规律。结果表明，当前研究范围内，水垫塘最大冲击压强与泄量水深比、表深孔流量比显著相关，建立了基于各参数的最大冲击压强经验表达式，研究结果可供实际工程参考应用。     

基于碰撞水舌入水分布形态的泄洪布置优化方法及应用

鉴于挑流水舌碰撞效果关系到水垫塘消能效率且其碰撞入水形态复杂难以测量的问题,根据挑流水舌的形态特点,提出应用二维高斯函数表示挑流水舌碰撞后入水流量分布形态规律。应用该方法计算了白鹤滩水电站泄洪水舌落水分布情况,并针对局部流量集中的现象优化了泄洪孔口布置,改善了泄洪流量空间分配。物理模型试验证明,水垫塘动水压力分布形式与所提算法计算结果较为吻合,且优化后的泄洪孔口布置方案有效降低了水垫塘动水冲击压力,可用于指导泄洪消能布置的设计。     

高坝泄洪诱发环境噪声试验研究

针对原型高坝大功率泄洪引起的噪声影响范围广、难以定量评估的问题,采用大尺度水工模型量测泄洪消能时的噪声场,根据噪声场的主要声源建立了噪声强度概化模型,对试验数据回归分析得出泄洪水舌入水时的辐射声功率。试验结果表明,水舌入水时辐射声功率与水舌入水角度有关,入水角度越小,辐射声功率越大;挑流水舌入水角度随着泄流量增大而逐渐减小,挑流水舌辐射声功率随着泄洪功率增大而呈抛物线增长。     

水跃区底部压力脉动的沿程变化规律研究

本文对不同Fr数的水跃底部脉动压力进行了试验测试,重点分析了水跃区底部脉动压力概率分布的正态性、最大幅值取值、脉动压力主频的沿程变化规律.结果表明:水跃跃首、跃尾脉动压力的概率分布接近正态分布,跃中强旋滚区偏离正态分布;最大振幅估计参数K(脉动压力均方根的倍数)在跃首、跃尾可取3,但在强旋滚区应取4～6;脉动压力主频沿程也有变化,跃首跃尾主频较低,旋滚区主频较高.