阶梯溢洪道不同坡比消能研究

针对实际工程中难以确定阶梯坡比的问题,通过4个水利工程、5个阶梯坡比的模型实验,得出了对工程设计最实用的坡比范围1∶2～1∶3。在相同条件下对4种坡比的阶梯水流进行了数值模拟,进一步论证了上述阶梯坡比的合理性,计算结果直观再现了滑移流中的顺时针水流旋滚,以及旋滚下游水体在剩余阶梯平面长度范围内的贴壁运动,提出的速度分析有助于了解阶梯旋滚消能的成因。研究成果反映出,阶梯坡比小于1∶2,水流旋滚已得到充分发展。在坡比范围1∶2～1∶3内,阶梯消能能够达到60%。坡比超过1∶2,阶梯消能率将明显下降;坡比低于1∶3,消能率增长空间不大。     

延安黄河引水工程新舍古台阶式溢洪道水力特性数值模拟

在延安黄河引水工程新舍古倒虹溢洪道设计中,采用了台阶式溢洪道,选用改进后的RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,通过三维数值模拟手段,对其水力特性进行研究,分析了1∶1.2坡比下,不同台阶尺寸的台阶式消能工在设计工况下的时均压力分布、沿程流速分布及沿程掺气率变化规律。     

倒U型泄洪洞水力特性试验研究

雷公洞枢纽是岩溶地区堵塞溶洞形成的水利水电工程,受其特殊的地形地质条件限制,泄洪洞采用了较为罕见的倒U型布置,洞内最大水头140m,下游陡坡泄槽段最大流速高达50m/s左右,各种因素使得本工程泄洪洞水力特性变得十分复杂.通过模型试验研究这种高水头、高流速且布置形式特殊的泄洪洞水力特性:水流流态、压力、流速以及空化情况等,并比选了不同的闸门方案及闸门槽与下游泄槽之间的衔接段体型,给出了泄洪洞体型的优化修改意见,研究成果可为类似工程设计提供参考.     

调节池的水力特性研究

结合工程实际,对水量调节池的水力特性进行了较深入的探讨,推导出已知变进水量调节池的特征公式,并进行了验证和分析.     

翻板闸门的水力特性

依靠水力自动启闭的翻板闸门,具有节约动力、设备简易、管理方便等优点。无论单铰或多铰翻板门,已往设计中,常把门板上所受水压力按静水压力来计算,而过流能力则按普通的埝流和孔流来处理。流量系数选取的任意性很大。理论分析与实践证明,这样的算法不符合实际。为了克服铰式翻板门运用中的缺点,近年来有人提出了渐开型水力自动翻板门的新型结构形式(见图1)。这种翻板门既可随时泄去多余来水,又不损失正常蓄水量,     

混合式电站的水力特性

本文对混合式电站的单独过流和联和过流时的水轮机水力特性、排沙底孔的水力特性及下游水流衔接状态在试验资料基础上作了规律性的探讨,对于排沙底孔平均压力的计算和射流增差平均值的计算作了理论分析,并列举了有关的试验成果。     

前置掺气坎式阶梯溢洪道体型布置优化试验研究

对光滑溢洪道、阶梯溢洪道和前置掺气坎式阶梯溢洪道水力特性进行了对比研究.针对阶梯式溢洪道工作水头很高,单宽流量超过50 m3/s的工程中尚没有成功应用实例的难题,提出采用前置掺气坎式阶梯溢洪道即能保持阶梯溢洪道的较大消能率,又能通过控制掺气浓度保护台阶表面避免发生空蚀破坏,较好的解决了溢洪道体型优化和下游消能防冲问题.对前置掺气坎式阶梯溢洪道水力特性、消能特性、掺气效果、抗空蚀特性进行分析和研究,成果表明,通过掺气坎和台阶的体型优化,各级流量的消能率均达到70%左右,尽管台阶后负压达-2.3 kPa量级,实测溢洪道台阶竖直面后的掺气浓度沿程分布均大于5%,与传统阶梯式溢洪道相比,抗空蚀性能明显提高,与光滑溢洪道相比,消能率提高2～4倍,消能效果良好.     

宽浅式溢洪道进口水力计算中的几个问题

中小型水库工程,绝大多数是土坝或土石混合坝,由河岸开敞式溢拱道泄洪,有的拱坝或支墩坝枢纽,也采用河岸开敞式溢洪道。河岸开敞式溢洪道进口建筑物,一般为宽顶堰或明渠,其特点是溢流口宽,水深浅,单宽流量小,因此称为宽浅式溢洪道。     

46型内曲线行星齿轮泵流量特性研究

为了揭示46型内曲线行星齿轮泵的流量特性,利用三维软件结合内曲线行星齿轮泵节曲线方程,建立了46型内曲线行星齿轮泵的结构模型,重点介绍了中心轮和内曲线齿圈的实体模型的建立以及轮齿的加载过程,分析了单个容腔的最大截面积和最小截面积,通过CAD软件的面积计算功能,对46型内曲线行星齿轮泵进行了瞬时排量的计算,绘制了单个容腔从最大截面积到最小截面积的变化曲线以及所有排油腔的面积积的变化曲线。研究结果表明,内曲线行星齿轮泵单个容腔截面积的变化曲线近似于内曲线齿圈的节曲线,其瞬时排量的脉动率小于普通外啮合齿轮泵的脉动率。     

阶梯溢流坝水流特性数值模拟

采用Mixture模型对阶梯溢流坝气液两相湍流进行模拟,湍流模型分别采用Realizablek-ε模型和RNGk-ε模型.针对非掺气区域的坝面平均速度、边界层厚度沿水流方向的变化以及边界层内速度分布等,进行了水流特性分析,并将两种湍流模型的计算结果与实验结果进行了比较.结果表明,Realizablek-ε湍流模型能够更好地模拟出阶梯溢流坝的水流特性.     

基于体型参数组合的Y型宽尾墩水力特性

水流经过宽尾墩后由于收缩挤射,产生三面掺气的大曲率水气交界面,流态异常复杂.利用数值模拟方法对Y型宽尾墩体型参数变化时的水力特性进行了分析研究.采用逐步收敛法比较分析12种不同体型宽尾墩泄流时的流态、水面线与流速分布、宽尾墩始折点处的佛汝德数及消能率等水力特性参数的变化规律.研究结果表明:随着宽尾墩收缩比增大,墩后水舌交汇点下部空腔增大,底流速整体上增大,佛汝德数增大,消能率略有降低;随着宽尾墩墩长增加,出闸水流的跌流趋势更加明显,流速增长加快,佛汝德数减小,消能率略有降低;随着上顶点与始折点高差增大,闸室内水面线升高且壅水效果更加明显,闸室内水流流速加大而消力池段流速反而减小,佛汝德数增大,消能率略有增加;随着始折点与上缩点高差增大,出闸水流纵向拉伸幅度降低,跌流趋势更加明显,佛汝德数增大,整体流速略微增大,消能率减小.     

裂隙岩体水力特性的研究

本文假定多裂隙岩体的裂隙为直径γ、张开度ｔ的圆盘状，利用裂隙面几何参数提供的统计分布，考虑压剪应力作用下的法向变形及剪胀一扩容变形，推导出裂隙岩体中的水力模型．     

裂隙岩体水力特性的研究

本文假定裂隙岩体的裂隙为直径ｒ，张开度ｔ的圆盘状，利用裂隙面几何参数提供的统计分布，考虑压剪应力作用下的法向变形及剪胀－扩容变形，推导出裂隙岩体中的水力模型。     

泄槽冲击波的水力特性

用断波理论解释泄槽冲击波的生成机理，概念上较传统的斜向水跃理论更加直观清晰，从这一理论出发，得到的冲击波波角和波高计算式形式简单，计算方便，通过两种理论计算值和实现值的比较，说明断波理论完全可以取代斜向水跃理论。     

水轮机水力阻抗特性研究

推导了开度不变、转速不变和出力不变、转速不变两种运行条件下水轮机水力阻抗计算公式,分析了这两种运行条件下机组水力阻抗的差异,指出在混流式水轮机运行范围内,在前者条件下机组水力阻抗大于0,在后者条件下机组水力阻抗小于0.通过理论分析和数值计算相结合的方法,研究了机组水力阻抗对水电站有压输水系统自激振动特性的影响.研究表明:机组水力阻抗的正负决定了系统衰减因子的正负及大小,对系统频率的奇偶性具有选择性.     

泄槽冲击波的水力特性

用断波理论解释泄槽冲击波的生成机理，概念上较传统的斜向水跃理论更加直观清晰．从这一理论出发，得到的冲击波波角和波高计算式形式简单，计算方便．通过两种理论计算值和实测值的比较，说明断波理论完全可以取代斜向水跃理论．     

前置掺气坎式阶梯溢洪道体型特点及工程应用试验研究

为了避免阶梯溢洪道中前几级阶梯表面发生空蚀破坏,将掺气坎应用到阶梯溢洪道体型设计中,形成前置掺气坎式阶梯溢洪道。这既能充分利用阶梯增加沿程消能的优点,又能扩宽阶梯溢洪道的应用范围。工程模型试验成果表明,通过掺气坎和阶梯的体型优化,各级流量的消能率均达到70%左右。1:40物理模型试验上实测溢洪道阶梯竖直面后的掺气浓度沿程分布均大于5%。研究表明这种新型阶梯溢洪道掺气量与掺气浓度易于控制,底部掺气充分,抗空蚀性能优越,消能率高,可以在高水头、大单宽流量溢洪道中推广应用。