台阶式溢洪道消能规律

为探讨台阶式溢洪道消能特性及水流的紊乱特性规律,将台阶式溢洪道与对应光滑溢洪道对比研究,通过试验数据计算出台阶式溢洪道消能率、阶顶断面弗劳德数,试算求出对应光滑溢洪道水力参数,用台阶式溢洪道消能率减去对应光滑溢洪道消能率得到相对消能率,光滑溢洪道断面弗劳德数减去对应台阶式溢洪道阶顶断面弗劳德数得到相对弗劳德数.两水力参数反映了台阶式溢洪道相对光滑溢洪道对消杀能量大小及水流紊乱剧烈程度.通过对26.57°,32.01°,33.69°,38.66°,51.3°这5组不同坡度,1.43~6.67 cm台阶高度的21组模型试验研究,探讨了相对消能率和相对弗劳德数之间关系,结果表明相对弗劳德数和相对消能率沿程呈线性关系,相关系数为0.993 7~0.999 5.且相同相对弗劳德数,单宽流量大对应相对消能率也大;台阶高度变化对直线关系影响很小;坡度对直线关系影响复杂,较小坡度同一单宽流量,坡度越大相对消能率越小,坡度较大时同一单宽流量,坡度大对应相对消能率大.相对消能率和相对弗劳德数的直线规律体现出台阶式溢洪道独特的水力特性,为探究其消能机理提供了重要依据.     

基于TVD格式数值模拟带调压室的水击过程

调调压室通常用来解决水电站的水击问题,准确数值模拟其过程十分重要。近年来计算流体力学热衷于用TVD格式数值模拟各种激波,水击波也属于一种激波。本文将水击方程与涌波方程联合计算,采用 Harten经典修正通量TVD差分格式,结合水击模型上游动边界以及初始条件,数值模拟带调压室的水电站压力管道的水击过程。通过对上游带调压室水击工程实例计算表明,本文方法能有效的模拟其水力过渡过程,比经典差分一阶Lax-Friedrichs格式和二阶MacCormark格式更能准确地捕捉水击波,计算精度显著提高,为水击计算提供新方法。     

渥奇面上掺笺挑饮布设位置的探讨

渥奇面上设掺气挑坎,流速大时可能发生散水现象,强烈散水会对泄洪建筑物产生不利影响,应尽可能避免。经试验研究发现散水现象的强弱与掺气挑坎布设于渥奇面上的位置有关,布于下游明显弱于上游。主要原因是加设挑坎后,边界变化的剧烈程度不同,上游边界变化更为剧烈。实际布置中,在合理保护范围内,在不发生散水等不良水力现象的基础上,应将掺气挑坎尽量往上游布置,目的是增大保护范围,提高安全性能。     

4种TVD格式对调压室水击波的数值模拟

【目的】分析比较4种不同构造形式TVD格式在捕捉水击波时耗散性和压制性数值性能的差异,为带调压室水电站压力管道水击波过程模拟提供参考。【方法】采用具有代表性的Harten TVD格式、Sweby TVD格式、TVD-MacCormark格式以及全离散TVD格式求解水击控制方程,结合给定的调压室系统水击模型边界条件,对某工程实例进行计算,并对数值模拟结果与试验数据进行分析。【结果】TVD格式可模拟调压室系统水击波的变化过程,最大水击压力与试验数据相对误差不超过1%,且间断处能够有效地捕捉激波振荡;对比4种格式计算结果,在水击波上升和振荡过程中,Harten TVD格式的计算结果与实测数据吻合最好。【结论】TVD格式计算精度较高,是模拟调压室水击现象行之有效的方法之一。     

对称直线收缩渠道段长度的计算方法

根据前人对急流渠道中陡冲击波的研究理论成果，分析了对称直线收缩渠道的水力特性，讨论了渠道直线收缩衔接段的设计方法。在已知来流条件和边墙收缩角的情况下，利用刘韩生简化陡冲击波理论给出了收缩渠道长度的简洁明了的计算过程；在经验建议使用的边墙偏转角范围内，利用Ippen冲击波理论和刘韩生简化冲击波理论分别对收缩渠道长度进行计算，数据和曲线图表明两理论计算结果基本一致，误差在1.0105％内。因此，该计算方法值得推荐。     

台阶式溢洪道滑行水流的相对水头

为了研究台阶式溢洪道的消能特性,将台阶溢洪道与光滑溢洪道沿程的总水头进行对比,引入台阶式溢洪道相对水头的概念.通过3个工程的台阶式溢洪道模型试验,坡度为1 ∶2.0~1 ∶0.9,台阶高度为0.5~2.0 m,对影响相对水头的主要因素:流程长度、单宽流量、台阶高度、坡度等进行了研究.结果表明,在滑行水流条件下,台阶式溢洪道沿程相对水头小于0;相对水头与流程长度呈良好的线性关系,相关系数为0.998 3~0.999 8;相对水头与单宽流量无关,不同流量条件同一断面的相对水头基本相等,相对误差不超过4.5%,而台阶高度、溢洪道坡度对相对水头影响较大,台阶高度越高、坡度越大,相对水头绝对值越大.试验资料证实了相对水头具有良好的水力规律,便于应用分析,可为台阶溢洪道设计提供参考.     

对称直线收缩段急流冲击波的水力计算

在Ippen理想冲击波理论的基础上分析了对称收缩段急流冲击波的形成机理和水力特性；结合国内外专家学者对陡冲击波的研究成果，对不同来流和不同边墙偏转条件下波角、水深比、计算值与试验值的误差进行计算；将计算结果进行分析比较，得出刘韩生简化式比其他计算公式计算简单、使用方便、计算精度较高、比较适合工程应用的结论。     

大朝山水电站台阶溢流坝掺气减蚀问题的研究

根据大朝山水电站表孔减压模型试验资料,结合原型观测有关资料,对台阶溢流坝掺气减蚀的有关问题进行了分析研究。结果表明,利用堰面带小挑坎的宽尾墩过流形式,可以解决台阶面大单宽过流掺气减蚀问题;同时也发现,由于缩尺效应问题的影响,现有减压试验方法和理论已不适应小比尺掺气水流的减蚀问题研究。     

曲面贴角窄缝挑坎与直墙窄缝挑坎对比研究

曲面贴角窄缝挑坎是在直墙窄缝挑坎基础上发展而来的典型消能工,目前对曲面贴角窄缝挑坎水力特性的研究还较少。通过对比分析曲面贴角窄缝挑坎与直墙窄缝挑坎体型结构、消能机理、受力特征上的差异,并从水力模型实验方面予以验证,证实曲面贴角窄缝挑坎除具有传统窄缝挑坎的优点外,还具有边墙低、消能充分、稳定性及安全性好、水舌纵向横向较为分散、底槽水舌挑距稳定有利于跨岸、下游河道冲刷深度较浅等优点。     

MATLAB在脉动数据纠错二次处理中的应用

在MATLAB一些简单功能的基础上．借助工程实例．对MATLAB在脉动数据处理过程中的一些方法进行了探索。对MATLAB在水利工程中一些复杂数据纠错二次处理中辅助作用有一个基本了解，并使其应用领域得以发展扩大。