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。     

南水北调工程保水堰水力特性研究

南水北调天津干线采用分段低压输水方式后，保水堰作为有压管道中的衔接性水工建筑物，结构独特，流态复杂，在输水系统中起着关键作用。本文通过保水堰的水工模型试验和数值模拟，得到了保水堰的水力特性，即保水堰的局部水头损失系数、流量系数和水流流态随着水位而变化的规律，其成果对长距离调水水力计算和工程设计有重要的意义。     

溢洪道转弯出水渠体型及出口防冲措施优化研究

西洋河水库除险加固工程新建溢洪道通过出水渠转弯将下泄水流在京新高速前导入下游河床，转弯角度达54°。初设方案水工模型试验中弯道水流明显偏向左侧，渠内水流出现波状分界，两侧边墙出现回流，流态较差，导致出口水流扩散后左侧冲向高速桥墩，下游河床冲刷严重，无法满足消能防冲要求。采用FLOW-3D软件对出水渠体型优化方案进行了数值模拟，并进行了推荐方案的物理模型试验。研究成果表明：优化后的矩形断面平坡出水渠，水流束窄效果较好，渠内回流消失，流态明显改善。出水渠体型优化后渠内流速增大明显，因此针对下游防冲措施进行了不同方案对比，并推荐了可行方案。     

原型及模型泵水力装置参数换算

基于我国低扬程泵和泵站采用模型水工试验作为设计前期工作,阐述了行业规定在泵水力装置模型制作中,要求流道过流表面粗糙度与原型按一定比例相等和不重视容积损失相似,有比尺效应;在模型试验中,流道水流流态可能有部分在光滑紊流区,与原型水流流态不相同,有Re数效应,造成原、模型水力参数换算后误差很大,要用经验公式修正.针对由于水力装置结构的比尺效应和Re数效应的复杂性,造成各国学者所提出经验公式的形成依据与实物不尽相似,且有时误差仍较大,提出了采用在模型试验结果中人工消除换算原型参数中的比尺效应和Re数效应,成为新模型,将新模型由水工相似定律,按等效率换算成原型水力参数的方法,可以提高换算结果精度.     

浙江省曹娥江大闸水力特性试验研

通过对整体水工模型和断面水工模型试验以及二维数学模型计算分析，对曹娥江大闸的排涝能力、水流流态、流速分布、闸下消能、闸下局部冲刷、导流堤方案等几个水力学问题进行了系统研究，验证和优化了设计。     

深圳市北线引水工程上埔泵站取水

根据深圳市北线引水工程上埔泵站水工模型分析，分析了前池及饮水口不良流态的主要成因。选择合理的整流工程措施，通过优化比选，提出了合理的前池整流方案，消除了前池不良流态。修改后的泵站前池流态良好，水流平顺，水泵进流条件良好。     

申庄水库溢洪道模型试验优化研究

由于弯道水流的复杂性，对于大中型水利工程弯道水流水力要素的确定最终还需结合水工模型试验确定。申庄水库溢洪道布置受地形条件限制，设计中泄槽设置了弯道和收缩段，下泄水流受其影响形成了不对称冲击波，两岸水深差悬殊，且影响鼻坎挑流消能。本文在分析前人研究成果的基础上，以山西省申庄水库溢洪道弯道水流为研究对象，通过水工模型试验，提出了在弯道末端布置横向挑流坎的方案，明显改善了水力条件，为工程改造设计提供了依据。     

深圳市北线引水工程上埔泵站取水口及前池整流措施试验研究

根据深圳市北线引水工程上埔泵站水工模型试验，分析了前池及引水口不良流态的主要成因。选择合理的整流工程措施，通过优化比选，提出了合理的前池整流方案，消除了前池不良流态。修改后的泵站前池流态良好，水流平顺，水泵进流条件良好。     

提高水工建筑物抗冲磨蚀性能对策探讨

探讨了含沙水流冲磨蚀破坏水工水工建筑物的机理;分析了水工水工建筑物抗冲磨性能与其体型设计、材料选择、施工工艺、运行管理的关系;指出在试验研究基础上合理确定水工混凝土的设计参数、采用喷涂聚脲弹性体等技术,是提高水工水工建筑物抗冲磨蚀性能的有效途径。     

氧乙炔喷焊技术在轴流泵防汽蚀上的应用

汽蚀是影响水泵使用寿命,普遍存在而突出的问题。为了减轻其危害,在设计时应考虑到海拨造成的影响,尽可能使泵站具有良好水流流态的水工建筑物及管路,但因汽蚀形成原因复杂,破坏情况仍普遍发生.水泵过流部件因汽蚀往往产生凹坑麻点,严重时呈现海绵状和蜂窝状。当汽蚀出现后,水泵水量减少,效率逐步降低。据有关资料介绍,一般下降幅度在     

非稳定渗流下非饱和土体水力梯度的时变分析

为了研究非稳定渗流对坝体非饱和土体水力梯度的动态变化影响,考虑土体基质吸力与体积含水量的变化关系,建立了非饱和土体的渗流运动微分方程.采用SEEP/W软件对均质土坝在水位降落和上升等工况下的瞬时渗流场进行数值模拟,分析坝体上游侧、下游侧等不同深度的水力梯度变化值,以探寻坝体不同部位水力梯度在整个渗流历时内的动态变化规律及其可能发生渗透破坏的主要时间段.数值模拟结果表明:上游侧坝体底部水力梯度会在骤降历时的60%~70%时间段内出现高出稳定渗流期36.4倍的峰值,是最易引发渗流破坏的时间段;坝体上游侧水位变动区土体的水力梯度在上升历时的25%~50%时间段内增加较慢,在50%时间段后迅速增加,增加幅度达30~50倍,水位上升历时的50%时间段之后是其发生水力渗透破坏的主要时间段;水位升降对坝体下游侧土体水力梯度的影响甚微.计算结果可为大坝的调洪运行管理提供可参考的决策依据.     

桐柏电站下库坝蓄水初期监测资料

初蓄期是水工建筑物首次承担水荷载，各方面物理力学性能首次经受工作条件考验的重要时期。由于水工建筑物在此之前未经过水荷载的作用，所以初蓄期作为水工建筑物在正常工作条件下的适应期，其各方面性能不能处于全面受控状态，因而水工建筑物的初蓄期属于事故发生高概率时期。为了掌握初蓄期水荷载作用对大坝等水工建筑物的影响，布置合理的安全监测设施非常必要且具有重要意义。通过对桐柏电站下库面板堆石坝蓄水初期所取得的部分监测资料进行整理分析，揭示了面板堆石坝蓄水后在坝体变形、渗流和面板接缝变形等方面的一般规律，对其它类似工程具有一定的参考意义。     

高坝泄水建筑物体型优化试验研究

在狭窄河谷下修建高坝水电站,高速水流如何下泄至下游河道,如何保证大坝的安全,如何减少对环境的影响,泄水建筑物的布置形式极其重要,要对泄水建筑物的布置进行系列研究.对某典型深窄峡谷高坝水电站泄水建筑物体形优化试验研究,结果表明:原体形方案泄水时水舌分布不合理,并且对消力池的冲刷很严重,在较大下泄流量时,消力池的覆盖层几乎被冲掉,直冲基岩,不值得借鉴,经过体型优化,推荐的优化体形能很好地解决上述问题,试验研究成果可供类似工程参考.     

基于流速分区理论的半圆形明渠测流点布控方法研究

【目的】针对半圆形渠道进行物理模型试验研究,揭示半圆形渠道沿壁面法线方向平均速度特征位置的分布规律,为非标准断面渠道测流方法提供新思路。【方法】基于不同水力条件下渠道断面流速的量测结果,从流速分区理论出发,利用经典对数公式推导半圆形渠道断面测速法线上平均流速特征位置点的理论计算公式,考虑侧壁对摩阻流速的影响,基于测定特征位置的流速从而得到整个半圆形渠道断面的平均流速。【结果】本研究提出半圆形明渠在过圆心的测速法线上平均速度特征位置的计算公式,与试验结果相比,该公式计算结果所得平均误差在10%左右,该公式能较好地反映半圆形明渠测速法线平均速度特征位置的分布特性;沿测速法线方向分析半圆形明渠断面流速分布精度更高,流速分布规律的分析也更加合理。【结论】平均流速特征位置点理论公式计算结果与模型试验结果较为吻合,公式精度较高,工程中可通过测量特定位置的点的流速进而推求断面平均流速,达到快速准确确定渠道断面流量的目的。     

矩形渠道分水口水力性能试验研究

为了研究矩形渠道含堰坎分水口水力性能,对不同渠宽比下的分水口进行了试验研究,试验选取了5种流量,每个来流量下通过调节下游水深获得不同分流比,总共75组试验,测量了分水口附近的水深等水力因素,获得了分水口附近的水面变化曲线,分析了影响分流比的因素,根据堰流公式,拟合了各渠宽比下流量系数与相对堰上水头之间的关系式.结果表明:分水口处的水面变化在不同流量下变化规律大致相同,随距分水口距离的不同,水面变化也不同;同一渠宽比、流量下,分流比与相对堰上水头呈线性关系,随相对堰上水头的增加而增加,随主渠道上下游傅汝德数的增加而减小;拟合得到的流量系数计算公式精度较高,相关系数大于0.9,满足测流精度要求.该研究对分水口处水力性能进行了初步的研究,以期为灌区量水提供参考依据.     

矩形薄壁侧堰水力特性试验研究

侧堰作为一种量水设施,精度较高、结构简单、安装和拆卸方便,较易在灌区应用和推广,有很大的研究价值。对不同宽度和高度的矩形侧堰在缓流条件下进行了试验,分析了各工况下矩形渠道侧堰上、下游水面线、能量分布、流量系数等水力因素。结果表明,主渠道侧堰段能量基本保持不变,符合De Marchi的恒定能量假定;主渠道靠近侧堰边壁、中心线以及另一边壁三处的水面波动程度不同,说明侧堰对堰前水流产生影响;基于De Marchi假定和无量纲分析原理得到的流量公式最大相对误差均在±10%以内,满足灌区量水精度要求。     

离心泵叶片仿生非光滑结构的布置位置

为研究离心泵叶片上仿生非光滑减阻效果与仿生非光滑结构布置位置的关系及离心泵水力效率对仿生结构布置位置的敏感程度,将仿生非光滑结构分别均匀布置于离心泵叶片的6种不同位置上.利用ANSYS软件进行数值模拟,研究了目标流量下6种方案离心泵的性能参数及叶轮内部流动情况,将根据数值计算结果得到的仿生非光滑结构的最佳布置方案与常见布置方案在全流量下进行对比分析,并在应用相同仿生非光滑结构布置方式的前提下,分析了粗糙度的影响.结果表明:该离心泵模型在目标流量下,应用仿生叶片后,其水力效率变化有限,而叶片壁面上平均剪应力相较于光滑壁面情况下降最大约12.7%;布置于任意位置的仿生非光滑单元均能在一定范围内产生减阻效果,相邻仿生单元对于同一壁面位置的减阻效果不具有线性叠加关系;在全流量下,将仿生非光滑结构布置于叶片背面的中部,相比于将其布置于叶片背面的出口部分,增效率与减阻率均更为优秀,且2种方案的增效率与减阻率随流量变化的趋势较为相近;粗糙表面尽管能和仿生结构表面一样在近壁面形成低速层,但无法实现减阻效果.该研究表明,仿生结构对离心泵水力效率的影响与模型本身有关,在使用一定个数的仿生凹坑单元的前提下,应尽量将凹坑布置在剪应力大处.     

溪洛渡水电站巨型混流式水轮机水力开发

针对溪洛渡水电站机组具有水头高、变幅大和单机容量为770 MW的巨型混流式水轮机水力开发的特殊问题展开研究.从水力稳定性控制的角度,讨论了水轮机水力开发条件,论证了额定转速、单位流量、单位转速、设计水头等4项关键水力参数和导叶相对高度、进出口转轮直径之比等2项关键几何参数的选择原则与匹配关系.并通过研究对比不同水力初设方案,分析不同设计参数可能引发的水力稳定性问题,结果表明:在巨型混流式机组的设计过程中应该选择较低的水力参数进行设计.研究结果显示,通过提高设计水头的水力优化措施既使得转轮叶片进水边背面初生空化远离了水轮机的运行范围,又改善了水轮机高水头部分负荷运行区转轮内的流道旋涡特性.最后根据模型验收试验证明了所采用的水力设计方法具有实际工程应用价值.     

一维模型模拟局部溃坝洪水方法的合理性验证

用一维非恒定流数学模型进行局部溃坝水流模拟计算时,由于坝址断面的水流存在间断,溃口处的流量不能通过模型本身算出,须引用水力学中的堰流流量公式。为验证宽顶堰流流量计算公式用于局部溃口流量过程计算的合理性,本文采用平面二维数学模型对其进行了验证计算。一维数学模型与二维模型计算得到的溃坝流量过程符合良好,流量峰值差值在 5%以内,与局部溃坝坝址最大流量计算经验公式结果也很接近。表明一维数学模型模拟局部溃坝时,溃口断面处的流量采用一般宽顶堰流量计算公式是可行的。