若干水库泄洪建筑物消能工的体型

通过对广东省老炉下水库溢流坝窄缝式挑坎体型、虎局水库溢洪道扩建工程消能工、惠州抽水蓄能电站下库溢洪道能工及杨溪水三级水电站溢流坝肖能工等4座水库泄洪工程消能工试验研究成果的总结，提示了泄水建设物消能工水流消能机理，优化了消能工的体型和尺寸。     

格栅式消能工在红桥水电站泄水陡坡中的应用

为了研究应用国外先进的消能形式－－格栅式消能工，在新疆区阿克苏市的红桥电站的泄水陡坡中，采用格栅式消能工取代目前普遍采用的底流式消能工。在介绍泄水陡坡和格栅式消能工结构设计的基础上，对两种消能类型从结构尺寸、工程量等方面进行了比较。结论是：格栅式消能工与底流式消能工相比，消能和抗冻效果好，建筑物结构尺寸更加经济，电站布置更加紧凑。结论是：格栅式消能工与底流式消能工相比，消能和抗冻效果好，建筑物结构尺寸更加经济，电站布置更加紧凑，节省工程量和投资。     

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.     

薄山水库输水道消能工气蚀研究

河南省薄山水库输水道出口消力塘采用四级消能工进行消能。 由于高速水流产生的气蚀破坏,消能工遭到严重破坏。为解决此问题,进行了水工模型实验。根据实验资料,决定采用坡顶墩替代原三角形分水墩。经运行多年,消能情况良好。另外,对气蚀破坏的原因及处理改善措施作了比较完整的论述,并对高速水流消能工的设计及运行管理提出了一些建议。     

泽雅水库锥式消力井设计

介绍了锥式消力井具有结构简单、建筑物占地小、消能效果好及投资少等特点，指出特别适用于中小型水库小流量的消能工。     

旁侧溢洪道消能新构思

阐述了双层散流工消能工的工作原理，水流特性和水力计算方法，该新型消能工吸收了国内外对撞消能、倒悬、扩散等异形鼻坎的优点，特别适合于狭窄河谷、水舌落水点难以控制及河道转弯等不利地形的下游消能防冲设计工程，该消能工与等宽挑流相比，冲刷深度可降低一个数量级，与斜切扩散坎等新型挑流消能工相比，仍可减少冲刷５０％，甚至可以做到不冲刷，关于双层散流式消能工的报导，国内外未见有关研究资料。     

旁侧溢洪道消能新构思

阐述了双层散流式消能工的工作原理、水流特性和水力计算方法。该新型消能工吸收了国内外对撞消能、倒悬、扩散等异形鼻坎的优点，特别适合于狭窄河谷、水舌落水点难以控制及河道转弯等不利地形的下游消能防冲设计工程，该消能工与等宽挑流相比，冲刷深度可降低一个数量级，与斜切扩散坎等新型挑流消能工相比，仍可减少冲刷５０％，甚至可以做到不冲刷，关于双层散流式消能工的报导，国内外未见有关研究资料。     

桐坝水利枢纽消力池的优化模型试验研究

中低水头的水闸在小流量,单孔或少孔开启时,过闸下泄水流可能形成远驱水跃,直接冲刷河床,严重威胁闸室的安全;在大流量时,由于上下游水位差小,水流佛氏数低,难以形成水跃,消能效率低,通过消力池的水流仍具有较大能量,可能对下游河床和河岸形成不利冲刷.因此其消能防冲存在着相当的难度,一般通过消力池或辅助消能工消散水能.通过桐坝水利枢纽的水工模型试验,研究了消力池及辅助消能工的结构及布置,提出了优化方案.     

弯曲河道上底流消能工布置试验研究

传统的底流消能工常布置在顺直河段,针对受实际条件限制必须在弯曲河道上布置底流消能工的技术难题,基于某水库工程的物理模型进行了试验对比研究。试验结果表明,所提出的主、辅两级消力池与导流消力墩这一消导结合的消能工结构在弯道段水流流态、消力池回流强度、弯道段坡脚冲刷强度等水力指标方面均优于传统直线型消力池布置方案和曲线型跌坎消力池布置方案,解决了弯曲河道段布置底流消能工的技术难题。     

跌扩型底流消能工水力特性的试验研究

通过水力学模型试验,对跌扩型底流消能工的水流流态、时均动水压力分布、临底流速及近壁流速进行了分析,研究结果表明,在跌扩型底流消能工中,选择合适的突扩比,能有效降低消力池内底板和边墙的水力学指标;且通过建立消力池内水流运动的动量方程,推导出跌扩型底流消能工突扩比的计算公式,并得到试验验证,为跌扩型底流消能工的体型设计提供了依据。     

二级洞塞泄流的消能特性分析

为了分析二级洞塞泄流的消能特性,揭示洞塞几何体形参数对洞塞泄流消能效果的影响规律,运用三维RNG k-ε紊流数学模型对洞塞泄流进行了数值模拟.建立了洞塞泄流的室内物理模型试验,利用模型试验结果对数学模型进行了验证,两者吻合较好.第1和第2级洞塞面积收缩比分别取为0.2,0.3,0.4和0.5,第1和第2级洞塞相对长度相等并分别取为0.5,1.5和3,形成144种工况.利用验证后的数学模型对上述144种工况进行计算和分析.结果表明：第1和第2级洞塞面积收缩比对消能率和消能比的影响较大,而相对长度对其影响很小.在其他几何体型参数一定的情况下,随着第2级洞塞面积收缩比的增大,第1级洞塞消能率和消能比相应增大,第2级洞塞消能率和消能比相应降低.在其他几何体型参数一定的情况下,随着第1级洞塞面积收缩比的增大,第1级洞塞消能率和消能比相应降低;第2级洞塞消能率变化不大,而消能比相应增加.当第1和第2级洞塞面积收缩比分别达到最小时,消能率达到最大.     

溢洪道消能问题及水工模型试验方法研究

溢洪道是保证水库泄洪能力的重要设施,因其泄下的高速水流具有很强的冲击力,所以其消能问题备受关注。介绍目前工程中常用的几种消能方法,阐述利用水工模型进行试验研究的理论基础,以期为溢洪道消能问题的研究提供参考。     

舌形坎与短边墙坎泄流水舌空中扩

表孔连续坎虽然具有经济实用、便于施工等优点，但同时也存在下泄水流过于集中，水垫塘底板冲击压力过大等问题。针对这一问题，部分项目的前期设计曾采用舌型坎和短边墙坎来改善水舌入水流态。但目前还没有公式可以对这些异型坎水舌扩散进行详细的数值计算。对通过舌型坎和短边墙坎的水舌流态进行了建模计算，并在对计算数据进行分析的基础上提出了不同坎型条件下掺气水舌空中横向扩散规律。     

齿形迷宫流道滴头消能过程的试验研究

由于齿形迷宫流道滴头的内部尺寸很小,利用常规仪器难以对其流道内的水压力分布规律直接进行测量。利用自行研制的试验装置,对迷宫式滴头齿形流道内部的压力分布状况直接进行测量,结果表明:该装置切实可行。实测的齿形迷宫式滴头流道内能量损失并非均匀降低,在不同工作压力区间段内压力损失比例存在差异,且随工作压力的变化,各齿段的消能比例也在不断的变化;当压力达到一定范围后,各齿段间的消能比例系数基本稳定不变。     

环空淹没射流吸气性能与能量耗散特征研究

淹没条件下喷嘴出口存在外界静压,引射管的截面和入流压力对环空射流过程中的吸气性能和能量耗散都有显著的影响。为能更好地对淹没条件下环空射流喷嘴进行调控,采用数值模拟与试验验证的方法分析了不同截面比和入流压力对喷头吸气量和气液比的影响,并从流场、能量耗散以及涡流强度3方面对这些影响进行了研究。结果表明:低截面比下,随着入流压力的提高,吸气量和气液比都随之提高;高截面比下,随着入流压力的提高,吸气量提高而气液比则先增加后降低,这种工况下气液比存在最大值。随着截面比的提高,吸气量增加而气液比则降低;不同入流压力下低截面比对气液比存在高可控性;不同截面比下高引射流入流压力对气液比存在高可控性。相同的湍动能增量下,不同截面比的湍流耗散率的增量远大于不同入流压力的湍流耗散率增量,能量耗散更大。这些特性与不同入流压力时引射流与槽内水压差以及不同截面时引射流对喷嘴的封闭作用有关。     

斯木塔斯台阶式陡槽溢洪道水力特性模型试验研究

斯木塔斯水电站原设计方案泄水建筑物中溢洪道采用了台阶式消能方式,为了论证在高水头,小单宽流量下台阶式溢洪道应用的合理性,有必要对设计方案进行模型试验的研究.借助大比尺的模型试验,对该溢洪道段的流态,压强,掺气,消能率等进行了现测.试验结果表明各项水力特性良好,消能效果显著,满足工程实际的需要,为工程决策提供了科学依据....     

三维数值模拟在孔板消能输水隧洞设计中的应用

另仂水库利用现有的导水洞布置输水隧洞,设计采用孔板消能形式降低输水隧洞内水流平均流速,避免高速水流对下游隧洞出口处河道的冲刷。孔板消能形式主要是利用水流流经突缩的孔板后又突然扩散,加强水流的紊动性,在孔板下游处产生强烈的湍流区域,消除水流大量动能。由此在洞内形成的二次流态具有明显的三维特征,采用RNGk-ε双方程湍流模型模拟隧洞内强湍流流态,并将模拟结果与经验公式计算结果及物理模型试验结果对比,探讨孔板消能设计的合理性和不同工况下隧洞内流态情况。     

阶梯溢流坝水流数值模拟及消能分析

利用k-ε紊流模型模拟了带有曲线自由表面的阶梯溢流坝和非阶梯溢流坝的紊流流场,采用流体体积分数法(VOF法)来确定自由表面。通过数值模拟,得到了2种溢流坝水流的较为合理的速度场,比较了二者的消能效果。模拟结果表明,阶梯溢流坝消能效果更好,阶梯溢流坝的消能率比非阶梯溢流坝的消能率高约17%。     

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。     

微喷灌稳流器流道水沙两相流数值模拟

针对微喷灌压力补偿灌水器流量调节不稳定、流态指数不达标的难题,设计一种结构紧凑且适用于微喷灌大流量的稳流流道结构,并通过数值模拟分析流道结构的消能机理和抗堵塞性能.应用ANSYS FLUENT软件,采取RNG k-ε模型获得消能流道内的压力场、速度场、涡量场以及颗粒物沉积分布情况.结果显示,流场结构的自冲洗性能优良,流道内局部沙粒浓度最高不超过8.5%,300 kPa工作压力下的抗堵塞性能最好.流道内部的涡量是反映含沙量的重要参数,涡量值与沙粒浓度成反比.W型圆弧流道及变径流道结构可以增加流体的紊动程度,有效地消能稳流,使灌水器在大流量下保证稳定良好的水力性能.研究结论为压力补偿灌水器的内部流道结构的优化提供了一定的参考.