蜗壳差压法测流流量系数的近似率定

运用水轮机运转特性曲线，求取水轮机工作点的效率和计算水轮机的过流量，以近似率定蜗壳流量系数，并与现场效率试验的实测资料进行了分析比较。结果表明，这种方法具有较高的精度，计算流量与实测流量的最大偏差可控制在４％以下，可广泛应用于蜗壳流量系数的近似率定。     

利用流量计几何形状确定流量系数初探

在使用文丘里流量计之前，最关键的工作是对流量系数μ的率定，其工作复杂。本文采用了利用流量计的几何断面尺寸来确定流量系数。只要确定了断面流动要素及尺寸，就可以精确地计算出管道流量。     

混凝土蜗壳三维立体图绘制程序的开发

用VBA语言编程,可以实现混凝土蜗壳三维立体图的自动绘制。先采用等速度矩原理,确定水轮机混凝土蜗壳各断面的位置;再根据混凝土蜗壳断面形状的特点,导出断面特征点三维立体坐标的计算公式;最后采用VBA语言,编制水轮机混凝土蜗壳断面参数的计算程序与用Auto CAD绘制水轮机混凝土蜗壳三维立体图的程序。从而编制出用Auto CAD绘制水轮机混凝土蜗壳三维立体图的程序。     

HEC-RAS模型在汉江上游洪水演进和流量重建中的应用

【目的】研究HEC-RAS模型在汉江上游洪水演进和流量重建中的应用效果。【方法】通过对汉江上游安康至白河段的实地考察,基于数字流域平台及HEC-RAS模型对2010年"7·18"、2011年"9·19"2场洪水进行了演进模拟,并结合ArcGIS重现了2场洪水的淹没范围和水深。运用HEC-RAS模型对考察发现的5次洪痕进行洪峰流量的重建,与利用比降面积法的重建结果进行比对,并利用实测数据对重建结果进行了验证。【结果】模型的率定、2场洪水水位与流量等指标的模拟系列和实测系列的纳什效率系数(NSE)及确定性系数(R2)均大于0.91;此外,基于HEC-RAS模型重现的淹没区域与实地调查所得结果吻合度较好,且根据洪痕重建的洪峰流量误差为0.12%~2.88%,重建精度较高,优于比降面积法。【结论】HEC-RAS模型可用于汉江上游洪水的演进模拟和洪峰流量的重建,可视化的淹没范围、水深等成果可为安康市洪灾风险评价提供基础数据。     

基于正交多项式作最小二乘曲线拟合的水位流量率定系统设计与实现

为了提高灌区水资源管理水平,在“河渠电子数字水位流量计”水位流量率定系统中,通过对水位流量率定曲线的研究,利用加权正交多项式作最小二乘曲线拟合的算法,设计出了能较好反应水位流量关系的曲线,并可根据需要对曲线进行调整、拖拽。该系统以电子水尺读取水位为基础数据,通过率定的曲线生成水位流量对照表,计算出瞬时水量、累计水量,生成日报表、月报表,同时可对任意渠道的用水情况进行查询,方便水文工作者及时作出决策,合理进行水资源的配置。     

混流式水轮机蜗壳·导叶及转轮内部水流的二维与三维数值模拟比较分析

基于N-S方程和标准k-ε紊流模型,采用CFD计算流体力学软件对HLA616-WJ-55混流式水轮机原型机的蜗壳、导叶及转轮内部水流进行二维定常数值模拟,并与同型式水轮机的蜗壳、导叶及转轮内部流动三维数值模拟结果进行比较分析。结果表明,二维与三维蜗壳内部流动的规律基本一致,压力分布和速度分布比较均匀,流动状况较为理想。二维CFD分析能较全面地预测水轮机蜗壳、导叶及转轮内部流场的结构,数值模拟结果对水轮机选型和优化设计均具有重要的指导意义。     

调压室阻抗孔过流特性分析

【目的】研究阻抗式调压室的阻抗孔过流特性对水力过渡过程的影响。【方法】针对阻抗式调压室的工程实例,结合三根支洞共用调压室的工程特点,利用特征线法进行计算,建立合理的边界条件方程,对同一特征工况下不同阻抗孔流量系数(0.65,0.70,0.75)、直径(3.0,3.5,4.0m)组合条件下及不同阻抗孔高度(2,6,10m)的机组转速升高率、蜗壳末端压力升高率、调压室涌浪水位进行分析与比较。【结果】大波动工况下,随着阻抗孔流量系数和直径的变化,机组转速升高率、蜗壳末端压力、阻抗板压差、调压室涌浪的最大和最小水位均有变化,其中当阻抗孔流量系数为0.7、阻抗孔直径为3.0,3.5,4.0m时,对应的蜗壳末端压力升高率为35.41%,32.02%,31.26%,对应的最高涌浪水位为715.05,717.16,718.95m。水力干扰条件下,流量系数相同,阻抗孔直径由3m变为3.5m时,阻抗孔面积增加,被2台机组甩负荷干扰的机组出力摆动减小2%~3.5%。阻抗孔高度对阻抗板压差、机组调节保证参数以及调压室涌浪水位的影响甚微。【结论】当阻抗孔直径为3.5m、流量系数为0.70时,阻抗孔过流特性较好,调节保证参数满足设计要求,调压室内涌浪水位特征值在电站运行允许范围内。     

榆树沟水文站输沙率与流量异步施测法分析

在悬移质输沙率与流量异步施测法基本原理分析的基础上,根据河流特性建立了多年综合及相邻流量测次累积面积百分数与累积流量百分数相关曲线法不同的部分流量权重系数借用方案。经实测资料检验,输沙率与流量异步施测法的计算误差符合《河流悬移质泥沙测验规范》精度要求,能满足悬移质泥沙测验的需求。     

Topmodel模型在黑河金盆水库流域的应用研究

【目的】预测黑河金盆水库的入库流量过程,为水库汛期的安全运行提供理论依据。【方法】根据陕西省黑河金盆水库流域水文、气象资料,采用Topmodel模型模拟流域的降雨径流过程,以流域内2003-2007年雨量站及水文站的实测数据进行模型率定,以2009年的实测资料对模型进行检验。【结果】Topmodel模型模拟结果显示,模拟期Nash系数平均值为0.78,洪峰预报误差的平均值为-10.3%,峰现时间平均值为-1 h;检验期Nash系数平均值为0.875,洪峰预报误差平均值为11.2%,峰现时间平均值为-1 h。Topmodel模型在黑河金盆水库流域的预报水平为乙等水平。【结论】模型在该流域具有较强的适用性,可以用于金盆水库汛期的入库流量预报,可为水库的安全运行和科学管理提供数据支持。     

梨树灌区渠首闸门系数率定分析及重要性

本文对梨树灌区渠首闸门系统设置、闸前流态、出口流态系数进行估算,科学地分析、计算出闸门系数,通过流量布设,水位观测断面布设,推算出了系数率定。     

机械式呼吸阀的类型与通气性能

分析了油罐四种机械呼吸阀的通气性能,指出重力式和弹簧力式呼吸阀采用恒力式工作原理,通流系数小,能保证油罐的压力安全并降低油品损耗;先导式和磁力两级式呼吸阀采用卸力式工作原理,通流系数大,能有效保证油罐的呼吸安全。     

温室侧窗开窗形式对流量系数取值的影响

运用CFD技术模拟温室窗洞口的气流流动情况分析侧窗开窗形式对流量系数的影响。分析结果表明,压力对流量系数的影响不明显,特别是在温室风机运行工作范围0～55Pa之内;角度对流量系数的影响最大,随着角度的增大,窗洞口的流量系数也随之增加;长宽比对流量系数的影响不大。     

坡面流水力学参数的估算

径流流量、流速、水深以及地表坡度是水动力学特性的重要参数,且相互关系密切。采用水槽试验,研究分析了径流水深、流速与流量、坡度的相关关系。结果显示,径流流速随坡度和流量增加,呈幂函数形式递增,相关系数R2为0.92;水深随坡度的增加,呈线性递增趋势,随流量增加,呈幂函数递增趋势,其相关系数R2为0.98;对关系模型进行检验发现,它们都具有很好的估算效果。     

低佛氏数水跃紊流数值模拟研究

【目的】研究低佛氏数(Fr₁)水跃紊流的水力特性。【方法】采用VOF方法处理闸门上、下游表面,用二维RNG型k-ε紊流数学模型,对低佛氏数（Fr₁=2.0～4.5）水跃紊流进行数值模拟,研究了不同低佛氏数水跃的跃后水深、水跃长度及流速分布,分析了水跃区及其下游明渠流区压强、紊动能、耗散率和水跃消能率的特性。【结果】淹没系数大于1.2时,水跃长度均大于其他经验公式计算的水跃长度,且水跃长度增幅随佛氏数的增加而增大。水跃区断面各点时均流速最大值沿程减小;跃后明渠流区,断面各点平均流速沿程无明显变化。水跃区主流与漩滚交界处附近,特别是泄水闸门附近的紊动能及耗散率均最大。随着佛氏数的增加,理论和实际消能率均增大,且理论消能率大于考虑了跃后紊动能的实际消能率。【结论】低水头水利枢纽泄洪功率较大,应充分考虑低佛氏数水跃实际消能率低的水力特性,设计合理的消能设施以解决其消能防冲问题。     

臂坡对堰槽组合设施测流影响分析

针对堰槽组合设施在遭遇洪水、水位较高时引发的坡脚掏蚀、岸坡冲刷崩塌等问题，将设施两侧堰顶设置一定坡度，形成向槽内倾斜的臂坡，使水流向设施中部集中，减少对两岸边坡的冲蚀。采用水力性能试验的方法，对3种臂坡(0，1/16和1/8)在12种流量(6~61 L/s)条件下的中垂面水深、弗汝德数沿程变化规律、臂坡对设施泄流能力的影响及流量公式进行研究。结果表明:1)3种臂坡下的堰槽组合设施水深沿程变化相似，随着臂坡的增大，中垂线上游水位壅高增大，两侧堰靠近岸坡一侧的堰上水深减小，明显减少了水流对两岸边坡的冲蚀；2)臂坡对临界流断面位置影响较小，集中出现在排淤量水槽梯形窄段的后半段；同一流量下，堰槽组合设施的流量系数随臂坡的增大而减小；同一臂坡下，堰槽组合设施的流量系数随着流量的增大而减小；3)相对水头较小时，流量系数变化明显，相对水头较大时，流量系数相对稳定，将流量系数分为变动流量系数和稳定流量系数2个区，并分别拟合出不同臂坡条件下的流量计算公式，与实测流量相比，臂坡为0、1/16和1/8时，相对误差绝对值的最大值分别为2.22%、2.37%和2.21%，平均相对误差分别为0.88%、0.95%和1.15%。此外，在流量为11 和21 L/s时，臂坡的增大使得流量公式计算值的相对误差由-2.22%降至-0.44%和由2.35%降至-0.24%。综上，臂坡的存在能够减少水流对两岸边坡的冲蚀，对临界流断面的影响较小，增大臂坡还可有效提高堰槽组合设施在小流量情况下的测量精度。     

降水空间特征与泥石流沟分布的关系

根据1990—2001年四川省和云南省降雨量、降雨日数等资料,分析了川、滇两地泥石流沟与年降雨量、雨季日均降水、降雨变率等空间分布特征的关系. 结果表明,不同地域雨季日均降水量具有相对稳定性,而其变率与泥石流沟空间分布的数量具有明显的相关关系,相关系数高达0.864. 该文提出可以进一步考虑利用雨季日均降水特性建立以雨季日均降水量为参照标准的区域泥石流临界雨量模型.      

回归分析法在累积流量测量中的应用

在非定点使用标准表的标准装置中,进行累积流量的测量时要用到流量计的仪表系数。通过实例计算介绍了另一种求得仪表系数的方法,即回归分析法。利用这种方法求得的流量计的仪表系数,由于减少了人为的误差,因此,大大提高了计算整个累积流量测量过程总液量的准确度,同时提高了工作效率。     

降雨和坡面流共同作用下的坡面薄层流水动力学特性

为研究降雨和坡面流共同作用下的坡面薄层流水动力学特性,在重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站开展陡坡定床冲刷及人工模拟降雨试验,实测5种流量(0.486×10-3~1.736×10-3 m3/(s·m))和3个典型降雨强度及无降雨条件下(0、30、60、100 mm/h),受4种不同粗糙度影响(0.009、0.180、0.250、0.425 mm)下的坡面流的水深和流速,计算并研究不同工况下的平均流速、流速修正系数、流态指数、流态及坡面流阻力等水动力参数特征,结果表明:1)水流的平均流速随着单宽流量的增大呈幂函数增加,随粗糙度的增加而减小,无降雨时的流速修正系数为0.04~0.37,降雨时为0.42~0.98,降雨对坡面流起到扰动作用。2)流态指数范围为0.291~0.538,无降雨时,流态指数随着粗糙度的增加而明显减小,其减小程度分别为21%、28%和39%;中小雨强时,流态指数无明显规律,雨强为30 mm/h时,变化程度分别为18%、-29%和12%,雨强为60 mm/h时,变化程度分别为12%、-17%和-16%;大雨强时,流态指数呈现出较为明显下降的趋势,其变化程度分别为-6%、1%和-11%。3)水流雷诺数为500~2 000,所有实验工况下水流流型均属于层紊流过渡区;水流流态整体趋于急流状态;无雨时,粗糙度与流态关系明显,其值越小水流越趋近急流,而降雨时,由于降雨的扰动作用二者不再具有相关关系。4)坡面流达西阻力系数与粗糙度呈正相关关系,与单宽流量呈负相关关系,考虑雨强影响的坡面流阻力计算公式与剔除雨强的公式相比,相关系数下降0.01%,降雨对阻力系数无显著影响。      

管内单相流体沿程摩阻系数分析

以莫迪图线和鲁克－怀特方程为基准,从众多关系中筛选出单相流体的圆管内各流动区沿程摩阻系数的一整套计算公式以及各区域之间的区分界限。按单相流体沿程摩阻系数λ与雷诺数Ｒｅ、相对粗糙度ε的关系分为五种流型区域：层流区、层流与紊流之间的过渡区、紊流光滑区、紊流混合摩擦区和紊流粗糙区。除小范围的层流与紊流之间的过渡区流动较复杂,目前尚无充分认识外,其它四个区都有建议公式。     

恒定加热量时热油管道工作特性研究

通过对热油管道工作特性的研究,发现在加热站加热量恒定时热油管道存在临界输量,当输量小于临界输量时,管道运行将进入不稳定工作区。对恒定加热量管道临界输量的影响因素进行了分析,指出总传热系数降低、加热量的增大和加热站上游来油进站温度升高都将使恒定加热量管道临界输量降低。