船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统水力学研究综述

闸墙长廊道侧支孔输水系统结构简单、输水效率高、造价低廉,主要适用于中低水头。发展至今,取得了丰富的研究成果,但仍存在一些技术难题。基于国内外大量研究资料,从输水系统布置、消能设施以及船舶系缆力方面对这种输水形式进行全面的评述,并就不足展开了讨论。同时结合经典射流理论,针对侧支孔出流的消能机理,提出了新的研究课题,即侧支孔相向壁面射流流动结构研究,而且对下阶段的研究方向、研究手段和研究内容作了详细说明,以期为后续工作提供参考。     

船闸闸墙长廊道侧支孔水动力研究

闸墙长廊道侧支孔输水系统广泛应用于中水头船闸,研究支孔出流特性对改善闸室水流条件具有重要意义。建立了船闸闸墙长廊道侧支孔整体输水系统三维紊流数学模型,采用动网格技术及用户自定义二次开发(UDF)模拟平面输水阀门开启过程,利用物模实测的闸室水位、输水流量验证数学模型,分析船闸灌水过程中侧支孔流态、流速及流量分配随输水时间的动态变化规律。研究表明:侧支孔的流速、流量、射流长度随输水时间呈先增大后减小的趋势,上下游支孔间的流速差异呈现先减小后增大的趋势。     

山区河流超高水头船闸输水系统型式优选

为了解决船闸超高水头转化的动能带来的阀门工作条件变坏和水流紊动等问题,保证船舶安全停泊,同时避开超高水头船闸复杂的阀门水力学问题,文中从输水系统的角度,通过和单级船闸的水力曲线对比,得到了带省水池输水系统的优缺点。它能有效的降低工作水头,使得闸室内的水流条件更利于船舶的停靠;同时节省过闸的用水量,有效的保护了水资源并降低了运行成本。     

岷江东风岩船闸输水系统选择的研究

船闸输水系统设计的优劣关系到其使用性能,是船闸设计的核心部分。输水系统的前期选择研究,是船闸设计工作的核心内容。本文结合工程实例,重点就大水体船闸集中输水系统和分散输水系统进行比较、分析、研究。     

中高水头船闸输水系统选型布置及试验研究

以贵州旁海枢纽工程船闸为例，根据国内已建船闸综合分析所得的输水系统选型指标，利用灰色系统理论对船闸输水系统选型和布置进行验证，并应用物理模型试验对船闸水力特性和阀门工作条件进行试验研究。通过试验测定闸室内停泊条件和阀门开启方式，确定并优化了船闸结构和输水系统布置。结合近年来船闸输水系统设计、工程实际经验和成果，为第二类分散输水系统和平板阀门在中高水头船闸工程的设计和应用提供参考。     

半约束多孔射流场的数值模拟

为了研究半约束多孔射流的变化特点,建立了多孔射流的数学物理模型,采用二维粘性CE/SE方法对多孔射流场进行了数值模拟.亚音速氮气流从直径为0.6 mm的多个小孔喷出形成多孔射流.数值模拟结果表明,多孔射流场变化复杂,射流形成初始,小孔下游的主射流2侧存在1对耳状旋涡;伴随射流的发展,耳状旋涡消失,多个相互作用、相互影响的旋涡在流场中产生、传播和消亡,这些旋涡影响着多孔射流场的均匀性和稳定性.     

多孔碰撞射流的流动和传热数值分析

射流传热在燃气轮机叶片和燃烧室墙冷却上得到了广泛应用，只有一个方向流出的多孔射流冷却的流体动力学和传热是非常复杂的，以前很少有人对其进行过数值分析。在本文中，借肋于ＦＬＵ－ＥＮＴＣＦＤ码对十排的多孔碰撞射流的流体动力学进行了数值分析，对射流孔直径之比Ｘ／Ｄ及射流板和目标板的间距与射流孔直径之比Ｚ／Ｄ的影响进行了研究。预测表明：主流、射流碰撞和射流量不均匀分布是影响射充冷却的主要因素，分析结果与以前     

唐河水台子枢纽船闸输水系统研究

中等水头船闸的输水系统通常根据相关规范及同类工程经验,兼顾考虑输水效率及船闸基础,对分散输水系统和集中输水系统进行技术经济论证。结合水台子船闸工程的特点及船闸相关设计规范,对输水系统型式进行了研究和比选;通过调查分析大量基础资料并结合物模试验,设计确定了水台子船闸工程采用具有局部分散效果的集中输水方案,方案相比传统集中输水方案闸室内可不设镇静段且输水时间相对较短,相比分散输水方案更节省工程量及投资。模型试验表明,设计的输水系统水力特性满足设计与规范要求。     

中水头船闸输水系统优化试验研究

以某船闸改建工程为背景,通过建立1:30船闸输水系统整体物理模型,研究中水头闸底长廊道侧支孔船闸输水系统优化布置方案。模型试验表明,设计方案下的船闸输水系统存在输水效率低、闸室横向水流分布不均及进水口出现串状吸气旋涡三方面影响船闸输水系统安全、高效运行的问题。综合研究船闸整体及输水系统布置形式,并结合试验各项水力特性指标,提出通过增大输水廊道尺度、沟通闸室两侧主廊道及消除上游引航道与进水口之间的高程突变的优化措施,有效提高了船闸的输水效率、改善了船闸进水口及闸室内水流条件。经过优化后的船闸输水系统可以满足规范、设计要求,各输水水力特性指标均达到预期的设计目标和要求。     

反弧门顶止水窄缝射流水动力特性试验研究*

高水头船闸反弧门顶止水频繁损坏已成为影响船闸运行可靠度的主要问题,开展顶止水工作状态下水动力特性研究十分必要。采用顶止水1:1切片试验装置,开展反弧门小开度运行时顶止水窄缝射流水动力学试验研究,揭示顶止水窄缝射流空化发生发展过程、止水表面动水时均压力分布规律和脉动压力能量分布特征。结果表明,窄缝射流空化在顶止水下表面产生20~80 Hz的高频压力脉动,易引起柔性止水大变形失稳,是阀门开启初期发生冲击性振动的原因。     

龙溪口航电枢纽工程船闸输水系统设计

龙溪口航电枢纽工程的主要开发任务为畅通岷江航运通道，船闸作为该枢纽的唯一航运设施，是岷江通道畅通中的重要一环，故输水系统作为该船闸核心的组成部分，其重要性不言而喻。针对该船闸输水规模较大、水力指标要求较高的问题，对船闸进行水力学计算分析以及单体物理模型试验研究。结果表明，龙溪口航电枢纽船闸输水系统设计采用闸墙长廊道侧支孔输水形式是合理的，满足设计规范要求；闸室灌泄水时水流条件及阀门开启方式满足船舶安全通行需要。     

中水头巨型船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统水动力学研究*

闸墙长廊道侧支孔输水系统,因其相对于集中输水系统更优的水流条件以及相对其他分散输水系统更简单的结构和更低的建设维护成本,而广泛应用于中水头大型船闸中。近年来,湘江航运干线设计和建设了４座中水头巨型船闸,该输水系统能否满足巨型船闸高输水能量下的船闸自身与过闸船舶安全要求需要加以研究论证。本文以大源渡二线船闸为例,通过1:30物理模型试验,对其闸室船舶停泊条件、输水水力特性及引航道水流条件进行研究。结果表明：在推荐的消能布置和阀门开启方式下,各项指标均能满足规范和设计要求。     

赣江万安二线船闸输水系统水力学模型试验研究

万安二线船闸工作水头和一次输水过程能量均居世界单级船闸前列,输水系统设计直接关系到工程设计成败。根据《船闸输水系统设计规范》和类似工程经验,结合水力计算,设计优化了适合万安二线船闸的闸墙主廊道、闸室中部垂直立体分流、闸底四纵支廊道两区段出水、明沟消能的输水系统形式。通过比尺为1∶30的整体物理模型试验,研究了所设计输水系统的水力特性。成果表明:万安二线船闸所采用的输水系统整体设计是合理可行的,输水时间、船舶停泊条件、进出水口及引航道水流条件等各项水力指标均满足设计和规范要求。     

灵璧船闸输水系统布置及水力计算

灵璧船闸是新汴河复航工程中的重要节点,其规模较大、水力指标较高。根据新汴河复航工程的特点及船闸总体布置,按照《船闸输水系统设计规范》要求,研究确定了灵璧船闸采用短廊道集中输水系统形式,计算了输水阀门处廊道断面的面积,提出了具体的输水系统布置,确定输水阀门开启方式,并采用船闸输水过程数学模型计算闸室输水水力特性。研究成果表明：提出的输水系统布置和确定的输水阀门开启方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求,能够达到预期的设计目标。     

小清河水牛韩省水船闸输水系统布置及水力计算

水牛韩船闸是小清河复航工程的上游梯级,由于沿线水资源比较匮乏,水牛韩船闸须具备省水功能。根据闸址地形条件并考虑未来船闸续建的需求,提出单级省水池的水牛韩省水船闸总体布置。按照《船闸输水系统设计规范》要求和工程特点,确定水牛韩船闸采用闸首短廊道集中输水系统,省水池与上、下闸首分别用一根输水廊道连接的输水系统,提出具体的输水系统布置,确定各输水阀门运行方式,并采用船闸输水过程数学模型计算了船闸非省水运行和省水运行时的输水水力特性。结果表明,提出的输水系统布置和确定的输水阀门运行方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求。     

帷墙格栅消能室在瓯江外雄船闸中的应用

根据瓯江内河航道规划,已建的外雄船闸过闸船舶由300 t提升到500 t。提出采用设置帷墙格栅消能室对船闸进行改造,在不改变船闸主体结构的条件下满足500 t船舶停泊安全和闸室有效长度不足的问题,在此基础上开展了1:20的船闸输水系统物理模型试验。研究结果表明：在船闸短廊道输水系统中设置帷墙格栅消能室的形式,不仅能缩短镇静段长度,而且能显著改善闸室内流态,使输水时间、船舶停泊条件均满足设计和规范要求,是一种适用于集中输水系统的消能工布置形式。     

蜀山泵站枢纽船闸输水系统水力学模型试验

蜀山泵站枢纽船闸对引江济淮工程航运至关重要,是连通长江与淮河,确保引江济淮航运干线畅通的控制性工程,其闸室规模大、工作水头高、输水能量高,输水过程水力学问题是船闸设计的关键环节。结合工程地质和结构设计,船闸拟采用形式最为简单的闸墙长廊道侧支孔输水系统,输水过程船舶与船闸自身安全能否满足相关要求需要开展细致研究。通过比尺为1∶25的物理模型试验,对其输水过程船舶停泊条件、水力特性及引航道水流条件开展研究。结果表明:在推荐的输水系统布置和阀门开启方式下,各项水力指标均能满足规范和设计要求。     

垂直河道布置的内循环输水系统船闸工程设计

上海国际航运服务中心项目船闸工程设计研究创新包括在比较复杂的周边环境中合理确定闸位、兼顾景观效果的节能环保输水系统、特殊的船闸运营工艺流程,和具有较好防波及防淤性能的横拉式船闸闸门。     

长洲三线船闸人字门原型调试研究

为保证长洲三线船闸的正常安全运行,同时更好地积累大型船闸人字门运行经验,对长洲三线船闸人字门启闭特性进行原型观测与调试。结果表明：平水调试阶段,人字门系统运行平稳,启门力远小于启闭机额定容量,说明启闭设备设计合理;运行调试初期,闸室存在较严重的超灌（泄）现象,人字门活塞杆受压较大,可能超过启闭机的额定油压,易使液压杆受损;采用集控自动程序运行后,超灌（泄）现象得到较大改善,人字门活塞杆受力在正常允许范围内。证明原型观测与调试是保证实际工程安全运行的有效手段。     

富春江船闸扩建改造工程闸室输水水力特性及优化*

随着我国内河航运的不断发展,以保留老船闸使其兼作新船闸引航渠为方案的船闸扩建改造已成为突破内河通航“瓶颈”的创新性举措,并已成功运用于富春江船闸扩建改造工程。研究成果表明,输水阀门线性全开时,由于老船闸上闸首口门处过水断面较小,新闸室充水时老闸室内水位迅速下降,并在其门槛处产生7.15 m的集中跌落。在满足闸室输水时间的前提下,综合阀门启闭力、振动、空化及闸室惯性超高等特性,提出改造方式下船闸充水阀门分段间歇性开启加动水关闭的优化运行方式,使老闸室门槛处集中跌落降至0.5 m,有效地改善了引航渠内的水流条件。