可调导叶式轴流泵马鞍区水力特性试验研究

为了分析不同导叶安放角对轴流泵在马鞍区工况运行时的影响,探究导叶角度的优化规律,在水泵模型试验台上,对一种新型可调导叶式轴流泵的外特性进行测试,得到不同导叶安放角下H-Q、η-Q、P-Q曲线,分析了导叶安放角对轴流泵马鞍区水力特性的影响.试验结果表明:相同流量工况下轴流泵的扬程和效率随着导叶安放角由0°向-5°调节而增大,调节导叶安放角,能够有效抑制叶片背面脱流旋涡的扩散,显著改善轴流泵出口的流态,提高动能回收的比例;在马鞍区工况下,扬程最大提升0.15m,为设计扬程的4.69%,效率最大提升1.93%;马鞍区起始点流量向小流量偏移了0.00494m3/s,马鞍区范围减小了6.64%,拓宽了轴流泵稳定运行的区域;导叶安放角在-5°～0°的调整过程中,轴流泵的轴功率没有明显变化;在本次试验条件下,导叶安放角为-5°时马鞍区水力特性改善效果最明显,但仍有进一步提升的空间.     

箱涵式轴流泵装置进出水流道优化设计

基于RNGk-ε紊流模型和雷诺时均N-S方程,运用CFD商用大型软件对箱涵式进出水流道立式轴流泵装置进行了三维流动仿真计算及水力特性的优化设计。通过先部分后整体的方法先独自对箱涵式进水流道进行优化计算,而后在整体泵装置上对箱涵式出水流道进行优化计算。进水流道的优化以出口断面流速均匀度和水力损失为目标函数,出水流道的优化则以泵装置效率和水力损失为目标函数。通过数值计算得出,优化后箱涵式进水流道的水力损失由7.52cm降低到3.49cm,进水流道出口流速均匀度由42.41%提高到89.11%,进水流道的悬空高度H和进水喇叭管与叶轮间的连接角度α对进水流道水力特性的影响显著,设计时应该重点考虑。箱涵式出水流道的水力损失由87.15cm降低到76.37cm,出水流道的设计应重点关注导流墩与出水喇叭管的半径差Δr和出水导流墩的半径R,合适的出水导流墩半径在0.75倍导叶出口直径左右。泵装置模型试验在叶片安放角-4°时,设计工况下泵装置效率达到75.0%,泵装置最高效率为75.67%,高效区运行范围较宽;对比数值计算和模型试验的结果可以发现误差最大处低于5%,整体性能曲线的趋势相对良好,说明数值模拟对于泵装置的优化是合理的,对于实际工程具有指导意义。     

溪洛渡水电站高陡岩石边坡生态护坡试验研究

以溪洛渡地区气候和土壤等条件为背景,结合室内大比尺模型试验,探讨了植被基材各成分对其酸碱性、抗侵蚀性及固、液、气三相分布的影响,并通过现场施工验证,确定出了溪洛渡地区最适宜的植被混凝土基材配比为自然土壤与腐殖质体积比3∶1、水泥与添加剂体积比2∶1,适宜当地气候特点的混合植物种子配方为根茎羊茅、狗牙根、紫花苜蓿、东非狼尾草等外购草种配合本地草种,同时扦插本地藤本植物。此结果可以在溪洛渡地区的边坡生态修复中大面积推广应用。     

三道湾水电站正常溢洪洞及泄洪排

试验表明，三道湾水电站原设计存在以下问题：泄洪排沙洞单独全开运行工况下，其进口上方存在贯通性吸气漏斗漩涡；正常溢洪洞进口侧收缩十分严重，泄流量不足，闸后存在水翅、折冲波等不良流态，下游消能效果不佳；针对实际情况，试验通过在泄洪排沙洞进口增设消涡格栅，在正常溢洪洞进口设置椭圆形导墙、延长闸后收缩段，下游采用扩散挑流消能等措施，很好地解决了上述问题。     

泥石流的数值模拟和试验模拟方法

研究泥石流的发生、发展规律及防治措施的功效 ,常采用数值模拟和水工模型试验来确定。日本筑波大学林工学系宫本邦明等人应用模拟相似法则对泥石流进行了模拟研究 ,对流体的雷诺系数进行探讨 ,其结果用流体力学函数表示。使泥石流的规模发生数量级的变化后进行数值模拟结果遵从流体力学公式。此项研究成果对我国有关泥石流防治研究提供一定的参考作用     

网口结构变化对南极磷虾桁杆拖网水动力性能的影响

桁杆拖网是南极磷虾连续泵吸系统中的关键部分。为探究桁杆拖网结构与部件对网具水动力性能的影响,在基于网口背部水平扩张相同的前提下,通过缩减网口腹部网目数,缩短下纲长度设计了3种桁杆拖网网口规格,桁杆长度为20 m,下纲长度分别为20.0 m(1号)、18.2 m(2号)、17.6 m(3号)。按照田内相似准则制作模型网,在3种沉力条件和5档流速下进行模型试验。结果显示：相同拖速与沉力条件下3号网扫海面积与1号网接近,2号网扫海面积较小。沉力对桁杆拖网的阻力、网口高度、扫海面积存在极显著影响(P<0.01),对能耗系数无显著性影响,适当增大沉力可以提高网具的垂直扩张性能;拖速对网具阻力、网口高度、扫海面积和能耗系数的影响极显著(P<0.01),3种网口结构的网具阻力与拖速均呈幂函数关系,指数介于0.778 4～0.859 3,阻力递增斜率变化较小。综上分析,缩短南极磷虾桁杆拖网下纲长度后有利于南极磷虾桁杆拖网垂直扩张性能提高,有利于提高网具稳定性,有利于增加拖网有效扫海面积,有利于提高渔具综合捕捞效率。     

动水头作用下花岗岩风化土的内部侵蚀机理

[目的] 揭示动水头作用下花岗岩风化土侵蚀演化的动态过程,研究动态水力条件对土体内部侵蚀发展的影响,探明颗粒迁移规律与内部侵蚀机理,为深入研究花岗岩边坡的破坏模式与促滑机理提供理论依据。 [方法] 设计竖向土柱渗流装置,开展上升水头与正弦水头条件下花岗岩风化土柱的渗流试验,基于渗流土柱顶面与侧面的试验现象,从渗流速度变化、颗粒流失量变化和渗流前后颗粒级配、质量变化等方面,分析动水头作用下花岗岩风化土内部侵蚀的发育特征。 [结果] ①花岗岩风化土粒径差异较大,在骨架间存在微小孔隙,渗流冲刷作用使得土颗粒通过土体骨架间的孔隙运移流失。在内部侵蚀过程中,细颗粒流失量相对较多,粗颗粒流失量较少。 ②土体内部侵蚀作用是渐进发展的过程,在土体薄弱区域的结构最先产生变形与破坏。试验中渗流泉眼由土柱边界开始发展到土柱中部区域,渗流通道沿着渗流方向自下而上发育,水力条件短时间内发生显著变化会造成渗流通道快速贯通。 ③土体内部侵蚀作用将随渗流时间推进而趋于稳定,但正弦水头将“激活”土颗粒运动,加剧土体的内部侵蚀作用。加大水头变化幅度或减小水头变化周期,能够加剧土体内部侵蚀作用,导致水流运移速度加快以及颗粒迁移流失量增多。 [结论] 水力条件变化对土体内部侵蚀作用存在显著影响,正弦水头更能加剧颗粒迁移流失。     

溪洛渡泄洪洞掺气减蚀设施及体型优化的试验研究

结合溪洛渡水电站3号泄洪洞,在大比尺水工模型试验的基础上,对目前高水头明流泄洪洞掺气减蚀设施和体型的典型设计方案进行修正和优化研究。试验表明:通过采用掺气跌坎和挑坎相结合的组合形式、在反弧段前增设一道掺气坎、缩短渥奇曲线段的长度和减小反弧段的圆心角等措施,可明显改善掺气效果,增大反弧段前掺气坎的掺气能力,从而有效减小和消除反弧段末端掺气盲区。该研究对于高水头、大流量明流泄洪洞掺气设施和体型的合理设计具有十分重要的价值。     

泗阳二站轴流泵装置模型流道优化及模型试验分析

【目的】提高泗阳二站改造工程泵装置的水力效率,明确泗阳二站改造后泵装置的水力性能,了解泵站的真实运行情况,便于泵站的安全运行管理。【方法】以泗阳二站的立式轴流泵装置为研究对象,采用数值模拟技术分析了原设计方案(方案1肘形进水流道的流道高度1.707D、长度3.895D、进口面积4.984D²;虹吸式出水流道长度6.14D、进口直径1.09D、出口面积3.934D²,其中D为叶轮名义直径。)的泵装置水力性能并开展了流道的优化分析,通过物理模型试验获得了泵装置的能量性能。【结果】给出了肘形进水流道弯肘段方变圆渐缩型线、出水流道隔墩起始位置及隔墩长度的优化方案,优化后的肘形进水流道出口面的轴向速度分布均匀度提高了3.32%,加权平均偏流角减小了0.945°,水力损失减小了10.4%;相比原设计方案,优化的虹吸式出水流道水力损失减小了7.51%。在叶片安放角+2°、设计扬程6.30 m时,原型泵装置流量为35.2 m³/s,满足设计流量的要求,效率为76.02%;在最大扬程6.8 m时,原型泵装置流量为33.84 m^3...     

泵站双节式拍门合理开启角度分析

为探究双节式拍门的合理开启角度,以江西鹅湖泵站双节式拍门为研究对象,分析在不同流量工况下,不同开启角度的拍门水力损失以及门后水流流态,得出一个较优的双节式拍门开启角度范围．结果表明:在双节式拍门上节门开度达到约46.00°．下节门开度达到约64.00°时,水力损失较小且其大小几乎不随流量增加发生变化,因拍门水力损失导致的效率下降值已减小至3%左右,而且随着开启角度增大,拍门对泵装置性能以及整体工程运行产生的影响在逐渐减弱．经过分析得出,鹅湖泵站双节式拍门上节门的较优开度约为46.00°～53.00°,下节门的较优开度约为64.00°～70.00°,这与该泵站双节式拍门在运行工况下的开启角度吻合,结果可为双节式拍门在泵站的应用提供借鉴．从多角度分析对比得出的双节式拍门合理开启角度的研究方法具有较高的可行性,值得在其他类型拍门合理开启角度研究中推广应用．