不同型号的管道车在管道中运移的水力特性

针对传统管道水力输送的不足,提出了一种新型的节能环保运输方式：筒装料管道水力输送.管道车是此种输送方式的核心部件之一.采用理论分析与模型试验相结合的研究方法,对管道车的受力特点进行了分析,并探讨了不同型号的管道车在管道中运移的水力特性.结果表明,管道车的结构形式对其运行速度和输送能耗都有重要影响;型号为150 mm×80 mm的管道车运行速度和输送能耗都最大,型号为100 mm×80 mm的管道车次之,而型号为150 mm×70 mm的管道车最小.研究成果为进一步改进管道车结构提供了借鉴.     

冲砂底孔布置在溢流表孔下方的重力坝的泄流能力分析

重力坝的溢流表孔和冲砂底孔在受到河道宽度限制时,可以将冲砂底孔布置在溢流表孔下方,这种布置其过坝水流运动特性,同时泄流时的泄量,水面线和出口消能特性都会发生变化。本文结合实际工程,通过水工模型试验,对表、底孔单独泄流和同时泄流时的水力特性及其变化进行研究,发现底孔的泄量有所下降,下游冲坑深度有所增加,并且底孔内的水流运动情况也受到一定影响。     

龙抬头式泄洪洞安全监测指标分析

基于1∶40正态水工模型,运用RNG k-ε双方程湍流模型对设计与校核2种特征洪水位下小浪底水电站2^#龙抬头式泄洪洞衔接段流场水力特性进行数值模拟,求解了该泄洪洞泄流能力、流速分布、压强分布及空化数等水力特性.同时从空化数、流速、测压管水头及洞顶余幅等角度提出了龙抬头式泄洪洞安全监测指标,并构建了龙抬头式泄洪洞安全监测预警级别.研究结果表明:流量系数、流速及测压管水头模拟值与试验值吻合较好,说明采用数值模拟可较好地求解龙抬头式泄洪洞衔接段流场水力特性.龙抬头式泄洪洞的风险程度可划分为安全、低警、中警及高警等四级预警状态.影响龙抬头式泄洪洞安全运行的安全监测指标按照权重由大到小顺序依次为空化数、测压管水头、洞顶余幅及流速.研究结果将为龙抬头式泄洪洞的优化设计与安全施工提供一定的理论指导与技术支撑.     

齿墩状内消能工的消能及压力特性

输水管道或泄洪洞常见的内消能方式为孔板和洞塞,结合明渠水流中的消能工形式提出了齿墩状内消能工,并通过物理模型试验对不同面积收缩比的齿墩状内消能工进行了研究,分析了它们的过流能力、消能率、压强沿程变化及脉动压强特性.结果表明:齿墩状内消能工的过流能力主要是由消能工的体型及尺寸决定的,其面积收缩比越大,消能率越低,过流能力就越强;齿墩状内消能工的时均压强在收缩段骤降,在其后部逐渐上升,而后恢复至稳定,其恢复长度基本相同;齿墩状内消能工的脉动压强最大点均出现在收缩段后1倍圆管直径范围内,随后迅速减小,逐渐趋于平稳;面积收缩比为0.471 2的齿墩状消能工的脉动强度最小,因而其抗空化性能优于其他情况,且脉动压强最大点的压强概率密度分布接近正态分布.     

动边界同心环状缝隙流研究

为完善同心环状缝隙流理论,采用理论分析与模型试验相结合的方法,分析了圆柱体从静止到起动再到运行过程中同心环状缝隙流速的分布特点。得出圆柱体的速度、缝隙宽度以及流量对环状缝隙流的分布和大小的影响。环状缝隙流速随缝隙宽度的增大呈现先增大后减小的趋势,缝隙宽度约在2 cm附近时,缝隙流速最大;流量越大,环状缝隙流速就越大;圆柱体的速度越大,缝隙流速也越大;环状缝隙流速在与管内水流速度和圆柱体速度相交之前最大,相交之后最小。同时建立了动边界条件下的同心环状缝隙流数学模型,计算结果与试验基本一致,最大相对误差不超过8.5%,说明该数学模型可行。     

蓄水多坑入渗条件下土壤水分运动建模与试

针对蓄水坑灌坑内水头高且非恒定和土壤入渗边界复杂的特点,建立了蓄水多坑三维入渗及土壤水分运动数学模型,采用ADI交替方向隐式差分格式结合Gauess-Seidel迭代法对模型进行求解,并进行了试验验证,结果表明计算值与实测值吻合较好,说明所建立的数学模型正确,采用的数值求解方法是可行的.     

隧洞取水泵站侧向进水池流态计算与分析

为评估泵站进水池现有设计及进流条件下的流态及对泵站运行工况的适应性,需对其进行流动计算。其中湍流模型采用标准k-ε黏性模型,因上部有气液交界面,对自由液面的描述采用VOF模型。计算采用非定常方法,采用PISO算法进行计算。结果表明:进水池有主流区(坎外)和坎内流动区,主流区流速较快,给坎内的泵池补水,泵池内液面较平缓。其研究方法和成果可以为相关泵站进水池设计提供参考。     

起旋器内部的流速场和涡量场特性

为解决低压管道灌溉中存在的含沙水流淤堵管道的问题,采用了低压管道灌溉的螺旋流输水方式.起旋器是产生螺旋流的主要装置,通过理论分析与试验探索,在起旋器内部通道设置了4个测试断面,并对各测试断面内螺旋流的水力特性进行研究.结果表明：导叶对起旋器内部的流速场和涡量场都有重要影响.在不同半径的柱面上,导流片曲线段区域流速变化较大,且越靠近圆管边壁流速变化越强烈.在相同半径的柱面上,轴向流速变化最大,周向流速变化次之,径向流速变化最小.在导叶的进口产生涡旋,继而涡量不断增加并向无导流片区域扩散,形成了涡量密集区且在有导流片的区域,越靠近圆管边壁涡量变化越快.同时用罗斯比数与埃克曼数的大小来反映水流通过起旋器时水流旋转的强烈程度.起旋器内螺旋流涡量场中罗斯比数小于1,埃克曼数量级为10-6～10-5,表明水流通过起旋器时旋转较为强烈.     

泥沙对水库渗流取水效能影响的试验研究与分析

任何典型的山区河流,含沙量高,浑水分流难度大。位于山西省东南部的某供水改扩建工程,采用无砂混凝土管汲取河水和地下水,但含沙水流影响问题十分突出。结合工程实际,通过水工模型试验,探讨一定浓度的含沙水流在不同条件下对渗流集水效能的影响。实验研究和分析都表明：对于特定的渗流集水系统,水库渗流集水效能主要取决于工作水头的高低,含沙水流的过流时间,以及防冲层表面积沙厚度等因素。对于不同的渗流集水系统,综合渗透系数愈大,防冲层表面积沙厚度对渗流取水效能影响愈大。本研究成果对于水库渗流取水工程的设计、施工、运行提供了一定的实践和理论依据。     

旋流器结构参数对同心环状缝隙螺旋流影响

旋流器与管道所形成的同心环状缝隙空间会因其结构参数的变化而产生差异，空间结构的变化会对环状缝隙螺旋流流场产生影响，进而影响旋流器的起旋效率。为明确旋流器结构对环状缝隙螺旋流的影响，进行了结构参数（直径×长度）为70 mm×100 mm、70 mm×150 mm、60 mm×150 mm³种旋流器所形成的同心环状缝隙螺旋流三维流速试验。试验结果表明：旋流器结构参数的变化并未改变环状缝隙螺旋流三维流速的整体分布规律，只是对轴向、径向和周向流速的大小和离散程度产生了影响，且旋流器结构参数的变化对径向、周向流速的影响较大。对于长度相同的两旋流器，直径由60 mm增大至70 mm后，各断面轴向、周向平均流速与流速波动增大，而径向平均流速降低，但流速波动增大；对于直径相同的两旋流器，长度由100mm增大至150 mm后，轴向平均流速增大，而流速波动降低，径向、周向平均流速与流速波动均逐渐增大。旋流器直径对水头损失、起旋效率的影响要远大于长度，当直径由60 mm增大至70 mm后，水头损失与起旋效率均增大；在本试验条件下结构参数为70 mm×100 mm的旋流器起旋效率最高，即旋流器的较优结构参数为70 mm×100 mm。该研究成果可为旋流器的选型以及结构优化提供一定的参考。