三峡水利枢纽挑流雾化流问题的研究

研究了挑流雾化流的一般运动模式的计算机方法，并用此模式计算了三峡水利纽的雾化流，其中包括：（１）挑流雾化流的影响范围及其雨量分布；（２）雾化流对电站及电器设备的影响；（３）雾化流对下游引航，航动的影响；（４）雾化流对附近居民生活的影响，所研究的成果，已作为工程设计的依据。     

双曲拱坝坝顶表孔泄洪消能布置试验研究

为了解决某水电站碾压混凝土双曲拱坝的泄洪消能与下游冲刷问题,采用1∶60的水工整体模型对其泄洪消能布置进行了深入的试验研究,通过方案优选,最终确定中孔采用滑雪道式溢洪道,两边孔采用新型折流器实现了高低坎水流碰撞消能、横向扩散碰撞消能;最大限度地增加了落水面积,充分利用下游河道水体消能,使冲刷深度由原来的30 m左右减至18 m以内,从而较好地解决了该坝的消能冲刷问题。该试验提出的布置方式和消能工可供类似工程参考。     

宽浅式溢洪道急流控制及下游冲刷试验研究

为使水利工程中常用的泄水建筑物岸边溢洪道安全运行，指出了某工程泄洪流量悬殊、宽浅比1：7的溢洪道出现的急流冲击波现象，经分析研究后提出中墩尾部增加低导墙形成潜堰方案，解决了泄槽内急流冲击波问题。针对泄洪流量悬殊的宽浅式溢洪道轴线与下游河道夹角偏大，鼻坎水流偏转困难等技术难题，提出两边扩散大斜切扭曲鼻坎形式，并对挑流冲刷问题进行了试验研究。试验结果表明，优化体型具有减轻急流冲击，改善挑流入水条件，减轻下游冲刷等优点，试验研究成果可供类似工程参考。     

表孔、底孔联合泄洪流场数值模拟与冲刷趋势分析

摘 要： 【目的】为了优化泄水建筑物的体型与布置方案,探索流场分布与下游河床局部冲刷间的关联性。【方法】结合某大型水电站表、底孔泄洪设施的物理模型实验,基于标准 湍流模型、VOF自由表面捕捉技术,对其联合泄洪三维流场进行数值模拟研究,获得了表孔溢流坝面,底孔及消力池内的流速,水面线,压力等水力特性。通过与水工模型试验结果对比,分析流场结构与下游河道冲刷形态间的关联机制。【结果】结果表明：原设计方案消力池内水流波动大,流场紊乱,出池水流二次跌落大且主流下潜河床,横向扩散不充分。相应的物理模型上,下游发生了严重的冲刷,冲刷最严重的右岸岸坡及表孔左导墙下游,恰好是右岸主流贴岸及左岸回流压迫区。通过改进消力池体型,保留低孔与表孔消力池间施工导流墙等措施,显著改善了消力池及出池流态,出池水流二次跌落减小,下潜程度大为减弱,出池主流水平扩散较为充分,横向挤压等得到充分的抑制。相应地河床冲刷的范围及深度均大为减小,特别是原方案底孔侧对应右岸区域几乎没有发生冲刷。【结论】可见,在局部冲刷模拟还很不成熟的情况下,可以基于流场分析的办法对下游河床冲刷进行趋势性分析,进而指导泄水建筑物的布置与体型优化。     

“V”形台阶溢洪道的消能特性

针对前人对台阶溢洪道的研究多集中在台阶尺寸、布置形式、流态等问题,没有涉及到对台阶本身的形式的研究,提出了台阶形状在平面上呈"V"形的台阶溢洪道的布置形式,并采用三维紊流数值模拟的方法对比研究了"V"形台阶溢洪道和传统的"一"形台阶溢洪道的消能特性,研究结果表明:"V"形台阶后的漩涡尺度较"一"形台阶小,在中轴面上,"V"形台阶无漩涡存在,台阶面上形成三元水流状态;"V"形台阶上的负压区小,中轴面上无负压;在相同的台阶高度及长度以及同样的来流情况下,"V"形台阶的消能率高于传统的"一"形台阶.所提供的台阶形式可供工程参考.     

岩石变形破坏过程中的能量传递和耗散研究

岩石变形破坏的过程是和外界产生能量交换的过程.从理论上分析了用能量方法研究岩石破坏问题的合理性,以及岩石在变形过程中弹性能、塑性能、表面能、辐射能、动能之间相互转化的过程、计算原理、以及对岩石破坏所起的不同作用.并分别从宏观和微观的角度研究了在不同的变形阶段中岩石能量耗散与释放问题.在宏观上,岩石变形前期以弹性应变能的方式存储外界提供的能量,同时又通过损伤演化等向外界耗散能量;变形的后期以剧烈的能量释放为主.微观上,存在多种引起岩石应变硬化和应变软化的机制,岩石存储能量还是向外界释放能量取决于这些微观机制竞争的最后结果,基于此推导了岩石变形中能量的传递方程,用试验研究了能量的转化和平衡,以及耗散能和释放能之间的比例关系.结果表明能量耗散导致岩石强度的降低,而能量释放是造成岩石灾变破坏的真正原因.从能量耗散与释放的观点研究岩石的破坏,可以从本质上把握岩石变形和破坏的物理机理,寻找岩石破坏的真正原因,为实际工程提供参考.     

台阶式溢洪道消能方式的发展与研究

论述了台阶式溢洪道的流态、掺气和消能等研究成果及现状,指出了其存在问题和发展趋势。     

河渠缓流弯道冲刷深度计算的探讨

介绍了河渠缓流弯道凹岸冲刷深度的计算公式，通过算例进行分析，并提出了建议，便于设计人员应用。     

某工程溢洪道台阶消能设计优化研究

某水库工程溢洪道采用台阶式消能方式,要求对溢洪道出口体型进行试验优化,以解决其出口消能防冲问题.经反复试验研究,提出了较优消能工方案.运行结果表明,该方案较好地解决了溢洪道出口的消能防冲问题,既节约工程投资,同时也满足了工程安全性能要求.     

阶梯式泄槽消能工的应用

结合工程实例，介绍一种阶梯式泄槽，通过大量模型试验表明，这种结构型式不仅技术上可行，而且消能效果良好。     

坎深和入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响的试验研究

采用水力学试验方法,对跌坎型底流消能工的水流流态、时均动水压力分布以及临底流速进行了分析.并对影响消力池水力特性的跌坎深度和水流入池角度进行了研究.研究表明跌坎型底流消能工能有效改善消力池内的水力学指标,但跌坎深度和水流入池角度对其影响较大.因此,如何确定消力池的跌坎高度和水流入池角度是进行消力池设计的关键.