三峡永久船闸输水系统水力学问题研究

三峡工程永久船闸的安全运行是确保长江航运畅通的关键所在，经多年研究，在解决了一系列的水力学关键技术问题（如高水头阀门空化、阀门及启闭系统优化、阀门段廊道动水荷载特性及廊道衬砌形式的确定、船闸末级闸首旁侧泄水超长廊道特殊水力学问题及闸室惯性等）后，设计建造了一个既能满足船只快速过闸，又能确保建筑物安全的永久船闸输水系统。通过试运行和初期运行的检验，该输水系统总体满足设计要求，说明该项研究是成功的。     

低水头船闸输水系统水力参数研究

以实际船闸除险加固工程为试验对象,通过物理模型试验介绍低水头船闸闸室充泄水过程,重点研究输水系统水流流态以及闸室水位变化曲线。试验结果表明:原设计方案3 min均匀开启输水阀门实用可行,闸首水流流态稳定,纵向消力坎消能效果较佳,闸室内水位波动符合要求。     

三峡船闸末级闸首超长泄水廊道中阀门

利用物理模型试验和数学模型计算，分析了三峡船闸末级闸首泄水廊道中阀门在正常开启过程中，阀门段的水流流态特征，阐述了非恒定流条件下的阀门段廊道水流压力、阀门启门力和阀门段空化特性，确定了反向弧形门各开度下的临界空化数.     

三峡船闸末级闸首超长泄廊道中阀门水力学关键问题研究（1）——正常开启过程的阀门水动力学特性

利用物理模型试验和数学模型计算，分析了三峡船闸末级闸首泄水廊道中阀门在正常开启过程中，阀门人面的水流流态特征，阐述了非恒定流条件下的阀门段廊道水流压力、阀门启门力和阀门段空化特性，确定了反向弧形门各开度下的临界空化数。     

三峡船闸末级闸首超长泄水廊道中阀门水力学关键问题研究(2)——事故动水关闭过程的阀门水动力学特性

运用物理模型试验和数学模型计算的结果 ,阐述了三峡船闸末级闸首超长泄水廊道的阀门在事故动水关闭过程中 ,阀门段水流出现的明满流交替流态特征 ,分析了阀门关门速率、起关开度对阀门后廊道冲击特性的影响 ,实测了阀门可能承受的最大作用水头 ,探讨了阀门启闭力、支铰荷载和阀门段的空化特性 .     

对船闸输水过程的点滴见解

船闸是靠闸室充水和放水来调节航道水位,以实现船只通航的建筑物。由上游航道向闸室充水以及由闸室向下游放水,分别通过设于上、下闸首的输水廊道,并由廊道闸门控制。在正常设计通航水位条件下,输水过程决定于廊道门过流面积、闸门开启速度和闸室面积。输水过程,主要是输水时间和最大瞬时流量,对船闸通航效率和船只安全     

三峡船闸末级闸首超长泄长廊道中阀门水力学关键问题研究（2）:—事故运水关闭过程的阀门水动力学特性

运用物理模型试验和数学模型计算的结果，阐述了三峡船闸末级闸首超长泄水廊道的阀在事故动水送闭过程中，阀门段水流出现的明满流交替流态特征，分析了阀门关门速率，起关开度对阀门后廊道冲击特性的影响，实测了阀门可能承受的最大作用水头，探讨了阀门启闭力、支铰荷载和阀门段的空化特性。     

三峡永久船闸输水廊道水动力学特性研究

该文对三峡永久船闸末级闸首阀门段输水廊道进行了数值模拟,对阀门段输水廊道的内部水流流动特征进行了分析,并研究了阀门后廊道顶部的压力特性,分析比较了以不同速率开启阀门及不同开度下紧急关闭对阀门段输水廊道内部流场的影响。将二维结果与三维结果及实验结果进行对比,变化趋势基本一致,验证了边界条件提法的合理性及数值方法的可行性。该研究对永久船闸阀门开启速率及紧急关闭时阀门开度选择具有一定的指导意义。     

低水头船闸充泄水时间水力研究

针对低水头船闸非恒定充泄水过程,结合物理模型试验着重探讨输水阀门开启时间对闸室充泄水过程水力学影响,并追踪输水系统进出口水流流速随阀门开度变化规律。为低水头船闸运行提供最合理阀门开启时间,节省闸室充泄水时间,提高船闸通航效率。     

贵港二线船闸输水系统水力特性原型观测

贵港二线船闸是西江航运干线中的重要通航枢纽,采用简单的闸墙廊道侧支孔出水及双明沟消能的分散输水系统布置型式。为验证输水系统布置及闸阀门运行方式是否合理,对船闸输水系统进行了水力特性原型观测试验。观测结果表明:闸室水力特性及船舶停泊条件基本满足规范及设计要求,船闸进出水口及闸室内流态较好;在当前船闸水头及推荐的阀门运行方式下,输水末期闸室内的超高、降超出了规范要求,改善闸阀门运行方式后,有效降低了惯性水头;船闸原型与模型间流量系数存在偏差,偏差值不超过6%;双线船闸在不同工作时序下运行,相互影响不大。     

大藤峡船闸关键水力学问题研究

大藤峡船闸闸室有效尺寸为280 m×34 m,最高通航水头为40.25 m,是世界上首个水头超过40 m的大型超高水头单级船闸。单级船闸的特性以及闸室规模、工作水头和输水时间要求决定了其单次输水水体、输水最大流量以及进入闸室的能量,超过闸室尺度相近的三峡多级船闸,借鉴三峡船闸输水系统体型的初设方案闸室内船舶停泊条件问题突出。为此开展了1∶30比尺船闸整体模型试验,结合减压及局部模型试验与数模计算,通过输水系统体型创新、输水系统阻力及阻力分配调整和阀门运行方式优选,解决了大藤峡船闸闸室内船舶停泊条件及输水系统水流空化等关键水力学问题。研究获得的新型自分流全闸室出水输水系统布置型式,很好地解决了闸室高效输水和船舶停泊安全问题,显著拓展了等惯性输水系统对水头的适应性,其成果可供超高水头大型船闸设计借鉴。     

超高水头大型船闸输水系统研究

随着社会经济的发展和技术的提高,船闸不断向大型化和高水头化方向发展,以往常规的等惯性输水系统已不能适应40 m以上的超高水头大型单级船闸。结合某工程实例,通过类比分析、物理模型试验及数值计算的方法,提出了新型自分流的闸室分流口结构型式和输水系统布置型式,很好地解决了闸室高效输水和船舶停泊安全问题,显著拓展了常规等惯性输水系统的适应性,其成果可供超高水头大型船闸设计借鉴。     

三峡水利枢纽技术设计中一些重大技术问题的论述

三峡水利枢纽在技术设计中，研究解决、决策了大坝泄洪消能，岸坡厂房坝段基础深层稳定，电站引水管道结构型式，电站排沙排漂，永久船闸输水系统及水力学，引航道布置及通航水流条件、高边坡稳定，升船机承重结构稳定，水轮发电机组及金属结构中的永久船闸人字门、启闭机、充水泄水阀门，升船机承船厢提升及平衡系统等一些重大技术问题。     

三峡永久船闸输水反向弧形阀门流激振动问题研究

本文采用原型观测、模拟试验和理论分析等手段,对三峡永久船闸高水头输水反向弧形阀门的流激振动问题进行深入研究。研究内容包括:(1)以五强溪船闸反向弧形阀的原型观测为基础,对三峡船闸反向弧形阀及输水廊道紊流场进行精细的数值模拟和试验研究,通过综合分析,对三峡反向弧形阀门可能出现的小开度强振区的振源进行预报。(2)研究符合金属结构水弹性相似的高容重、低弹模的特殊材料系列,并用该材料制成了1∶20三峡反向弧形阀的"完全水弹性相似"的流激振动模型;用该模型进行了实验(干)模态分析,并与有限元的理论模态分析相比较,二者符合较好,说明它的动力性能良好,可用于反向弧形阀门的各项水弹性振动问题研究;在大型减压箱中对三峡永久船闸反向弧形阀在输水过程中的紊流流激振动进行模拟,预报阀门结构的动力特性及动力响应。最后对减振、抗振措施提出相应建议。     

提高三峡船闸完建期通过能力措施研究

为缓解三峡船闸完建期单线运行带来的航运压力,提出了156.0 m水位船闸由五级运行改为后四级运行以及船舶待闸位置由上游靠船墩移至一闸室的创新设想.借助理论分析、原型调试及实船试验等手段,通过优化各闸首输水方式,解决了船闸四级方案超设计水头运行及一闸室待闸船舶安全的关键技术难题,阐明了一闸室水体波动特性及其与待闸船舶系缆力间的相互关系,提出了符合一闸室待闸特点的运行调度方案.船闸实际运行表明,上述措施大大提高了完建期三峡船闸的通过能力,取得了显著的经济和社会效益.     

船闸输水基本方程的应用

根据总流非恒定流的能量方程推导了船闸输水基本方程,对某船闸灌水过程进行了数值模拟。由于输水系统存在惯性,在灌水后期闸室水位出现反向水头即超高,当闸室水位从最大超高开始下降,水体从闸室流向引航道,此时,基本方程中水头损失项必须取与阀门处流速相同的符号。建议在相关规范修订时,将船闸输水基本方程改为文中推荐的公式,以便于应用。     

银盘船闸输水系统布置型式研究

银盘船闸水头高使得输水阀门及分流口区极易出现水流空化。虽然阀门段和分流口区空化问题在三峡多级船闸中进行过大量的研究,但是因单级船闸泄水时下游水位相对恒定,阀门工作条件极为恶劣;又因银盘船闸下游通航水位变幅大,不能采用阀门浅埋深加自然通气的方法解决空化问题;另受地质等因素限制,阀门埋深又不能太大,使解决阀门段空化问题难度进一步加大。为保证船闸建成后自身及通行船舶的安全,进行了1∶20模型试验,试验发现设计方案阀门段已出现真空负压,分流口压力脉动大。通过对输水阀门运行方式及输水系统布置等进行优化,使阀门段最低时均压力上升至2×9.8 kPa,基本解决了阀门段空化等关键技术问题,为设计提供了科学依据。     

长洲水利枢纽工程1#船闸输水系统设计

简介长洲1#船闸输水系统的布置和特点,通过水力计算分析及水工模型试验成果,指出了船闸闸室的水力特性与停泊条件,为今后该船闸输水系统的施工设计提供依据.