平面闸门门槽对闸孔脉动压力影响的试验研究

平面闸门具有结构简单、运行可靠等优点,但是相对于弧形闸门平面闸门具有闸门槽。当平面闸门在启闭时或正常工作时水流脉动压力会对门体的安全运行造成极不利的影响。而闸门槽破坏了闸下水流流道的连续性,使得闸下水流脉动压力更为复杂。利用压力脉动传感器通过试验方法对闸下水流脉动压力进行研究。分别在闸门有槽和无槽条件下对闸门中断面底部测点以及闸门侧断面底部测点进行试验分析。对试验数据进行系统性分析可得到闸下水流脉动压力概率密度属于正态分布,闸门有槽条件下闸门底部测点水流脉动压力大于闸门无槽条件下闸门底部测点水流脉动压力等结论。试验结论为研究平面闸门门槽对闸下水流脉动压力的影响提供依据。     

高水头平面闸门的工程应用

高水头工作闸门通常采用弧形闸门,平面闸门门槽的存在易使高水头泄水建筑物产生空化现象和发生空蚀破坏,故使用较少。通过资料搜索,由于受到结构布置、价格性能、泄水建筑物功能等方面的影响,国内外部分工程的泄洪放空洞的工作闸门也采用平面闸门作为控流设备。     

渠道非恒定流过渡时间影响研究

采用特征线法,模拟了不同渠道长度、闸门调控时间、流量变化率及运行方式下渠道水流过渡过程,并分析了其对水流过渡时间的影响。结果表明,渠道运行方式对水流过渡时间影响较小。渠长、调控时间、流量变化率为影响过渡时间的敏感因素。渠道越长,闸门调控时间越长,流量变化率越小,水流过渡时间就越短,水位流量波动越小,水流过渡越平缓。     

圆形平面闸门弯月形闸孔的水力计算

在圆形断面渠槽中,为调控流量,常常设置外部轮廓按圆半径成形的平面闸门,并且,闸门的直径D_2大于圆形渠槽的直径D_1,即D_2>D_1。在闸门开启的情况下,两个圆周线之间形成的闸孔,具有弯月形(图1a)。水流经过这样的闸孔,因形成横向波,将是很复杂的,而水面形状简直不可预测。确定闸孔水流的垂向收缩系数ε,象在矩形情况下来做,是不可能。闸孔出流有明显的三维特征。在设计实践中引用的一些公式,只适用于二维情况。利用这     

南迪普火电厂循环水泵站进水流道水流特性三维数值模拟

电厂循环水泵站进水流槽的水流特性对水泵的工作状况和安全运行有着极其重要的影响。本文以k—ε湍流模型封闭Reynolds方程,采用VOF法追踪自由表面及SIMPLE算法求解方程组,对南迪普火电厂循环泵站进水流槽进行了三维数值模拟。结果表明,吸水室水流平稳,流速分布基本均匀、对称,流道内水面线及吸水室中流速分布与实测值吻合良好;吸水喇叭口与吸水管中水流平顺,流速分布均匀、对称。本文以物理试验验证数值模拟,使得数值模拟值真实、可靠,进而详细地分析了喇叭口及吸水管的水流特性,对电厂循环水泵站进水流槽的设计有一定的参考作用。     

宽顶堰上平板闸门水力计算的探讨

根据平板闸门水流条件对流量系数的影响，对闸门的水流条件进行分类，通过试验研究，对平板闸门流量系数计算公式的适用条件进行了较为细致的讨论并加以分类，使闸门的水力计算更加清晰、准确，为工程计算提供了参考和依据。     

尾水闸门槽改进的探讨

尾水闸门槽是关系到尾水闸门关闭是否严密的重要建筑物,过去设计的闸门槽是垂直式的,闸门落入槽后也是直立的,如图1所示。     

农田灌溉用盆板式闸门

在小型农田水利工程斗渠及以下的灌溉渠上,控制水流的闸门一般为直升式闸门,常用的形式有矩形和楔形两种。直升式矩形闸门,包括铸铁闸板、门槽、钢质螺杆和铸铁启闭机,为便于安装和使用,还有与之配套的圬工墩墙、胸墙及钢筋混凝土启闭机大梁。这种闸门最大的优点是不漏水,但价格太贵(一套装置将近600元),又不防盗,易丢失,因而难以推广。     

上下游有压过闸水流数值模拟

采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法,选用Dynamic Smagorinsky亚格子应力模型,对上下游有压过闸水流进行了数值模拟。系统地模拟出了不同的闸门底缘结构对过闸水流的压力分布、流线图、压力时程变化以及压力功率谱的影响。结果表明:三组有倾角的闸门底缘的低压区向下游移动到底缘下游倾角附近,只有第一组平底闸门底部正下方存在明显的负压区,而其他三组由于存在一定的倾角,对过闸水流有一定的引流作用;四组闸门一开始都会存在三个漩涡,随着时间推移,漩涡向上游运动,第一组闸门由于闸门底缘没有角度,最后稳定的时候在回流区存在两个漩涡,而其他三组闸门带有前后倾角,最后三个漩涡合成一个大漩涡,因此回流区中只存在一个漩涡。此结论为研究不同闸门底缘对水流漩涡的影响提供依据。     

泵站进水流槽中的消能整流工

轴流泵站进水流糟的流态问题,在某些泵站已影响到了水泵的安全运行,并造成了严重后果。本文对进水流槽的消能、整流问题进行了设计试验研究,提出了有效的工程措施,其试验范围的佛汝德数为5.5～0.1。实践表明,这是一种经济、可靠、易行的措施,不仅用于泵站进水流槽的技术改造,而且可用于新建泵站及其它水利工程的消能整流,从而缩小建筑物尺寸。     

灌区水闸新型装配式闸门设计分析

竖向装配式闸门改变了以往闸门将水压力通过闸门槽传于闸墩的传统设计思想。闸孔宽度不影响闸门厚度 ,闸门厚度可以控制在 1 0～ 2 0 cm以内。门体重量轻 ,所需的启闭力小 ,完全适合人工启闭 ,侧向行走系统位于闸门顶部 ,闸门运行平稳 ,轨道和小车均位于水上 ,不易生锈 ,保养方便。竖向装配式闸门可以适用于灌区上没有通航要求的任何水闸。     

新政航电泄洪弧形闸门水动力特性

水流诱发闸门振动是水利工程中一项重要研究课题，根据闸门流激振动水弹性试验模拟原理，结合嘉陵江新政航电泄洪弧形闸门设计了水弹性模型。并在此基础之上进行了不同开启程度的闸门水动力荷载测量试验以及流激振动应力、位移响应试验，并对该闸门进行了动力安全分析，提出了避免闸门产生有害振动措施和建议。     

灌区水闸新型装配式闸门设计分析

竖向装配式闸门改变了以往闸门将水压力通过闸门槽传于闸墩的传统设计思想。闸孔宽度不影响闸门厚度，闸门厚度可以控制在10－20cm以内。门体重量轻，所需的启闭力小，完全适合人工启闭，侧向行走系统位于闸门顶部，闸门运行平稳，轨道和小车均位于水上，不易生锈，保养方便。竖向装配式闸门可以适用于灌区上没有通航要求的任何水闸。     

闸门调控对污染物迁移规律的影响实验研究

采用明渠水槽模拟河段,设置上游水闸,模拟分析不同的水流、不同的闸门开启条件下,闸门运行对水流情势和污染物迁移转化的影响.通过实验观测和模拟,研究闸门调节流量与上、下游水位的关系,分别比较了河道是否设置闸门、瞬间开闸与稳定闸门开度状态下,下泄流量污染物浓度变化.实验结果分析表明,通过合理的调度,闸门在一定开度下可以起到既保证上游污染物通过闸门,减少闸前污染物质的聚集,又可降低闸下河道沿程的污染物分布的作用,为进一步在实践中确定合理的考虑污染控制的闸坝调控方案提供了实验依据.     

考虑流固耦合的泵闸组合闸门结构自振特性研究

研究设计了一种新型泵闸组合闸门结构。为避免新型闸门结构低阶自振频率落在水流脉动荷载高能区内而引发共振,建立水体-泵闸组合闸门结构耦合模型,采用ANSYS软件分析结构的动力特性变化规律,分析了闸门上、下游水位及门体结构上潜水泵布置方案等因素的影响。结果表明:随着水位的升高和闸门开度的减小,结构自振频率显著降低;闸门的第一阶振型由沿竖向的整体振动,逐渐转变为面板顺水流方向的弯曲振动;水泵安装个数越多,泵闸组合闸门结构自振频率越低,将水泵集中布置于门叶中部时有利于均衡结构各部位的振动特性,可为该新型泵闸组合闸门结构的设计提供依据。     

斜面闸门的研制与使用

平面闸门的止水橡皮在闸门启闭过程中因为同门槽摩擦而易破损,导致漏水。笔者通过模型试验研究设计出一种斜面闸门,它能够解决止水橡皮被磨损的问题。现将斜面闸门减少止水摩损的原理简述如下。斜面闸门是由闸门构架、斜面门叶、定导轮及启闭杆等部件组成(见图1),与平面     

下桥拱坝水力平衡自控翻板闸设计

为解决下桥水电站运行实际水头一直低于设计水头，机组达不到铭牌出力的问题，在原拱坝上加装了水力平衡自控翻板闸，并根据拱坝的特点，把水力自动翻板闸门沿着拱弧线分成几段折线布置，段与段之间用隔墩分开，避免闸门在开关时互相碰撞、互相重叠，并且把隔墩向上游延伸，提前把水流理顺，减轻水流对闸门的斜向冲击力，使之起一定导流作用。工程投入运行后，闸门翻转灵活，未出现突然撞击现象，发电量增加。     

弧形闸门物理模型试验分析研究

弧形闸门具有启闭力小、过流流态好等优点,但是弧形闸门在高淹没度条件下启闭时,水流脉动压力会对门体的安全运行造成极不利的影响。结合某水利枢纽工程实例进行弧形闸门的物理模型试验,对闸门在不同工况下的流态、动水压强、闸门启闭力和支铰推力进行了观测或分析。试验结果显示,当上下游水位差较大、闸门开启高度较大时,闸门后会形成明显的强烈漩滚,而且水流漩滚对闸门有明显的拍击作用,闸门上下游面板的时均动水压强总体上呈底部大、上部小的分布规律。最大启门力为3 145kN,没有超过启闭机的容量。随着闸门挡水水位的升高,支铰推力也随之增加,最大支铰推力为12 475kN。基于以上结果,为闸门的安全运行提出了一些措施和建议。     

泵闸结构流场的水力特性

为了提高泵闸工程工作的稳定性和高效性,采用计算流体动力学方法,以设计参数作为控制条件,运用Fluent软件对某泵闸工程进行了数值模拟计算和分析,并对闸门附近的结构进行了优化.结合河道过流特点,建立了断面有效过流面积率和过流均匀度两个表示过流断面水流流态的公式,并以此作为数值模拟优化的目标函数,对泵闸结构进行了优化.通过数值模拟,分析了引、排水工况下的水流及流场分布规律,分析了实际闸门附近的水流动特性和过流情况,分析了内河侧＂S＂形转弯对工程水流的影响.通过整体水工模型试验,对改造后的消能设施进行了论证.结果表明,改造后的内外河最大流速均小于0.6~0.8 m/s,且河道的有效过流面积率和过流均匀度均大于0.75.     

积石峡中孔泄洪洞门槽体型的数值模拟研究

对于闸后为明流的平板工作闸门门槽,其水力特性比压力段内的闸门门槽复杂得多,门槽体型设计尚无规范可以遵循。采用RNG模型模拟了积石峡无压工作门槽的三维流场,分段采用了刚盖假定法和VOF水-气界面追踪方法来处理复杂的自由液面。得到了门槽内及其附近的压力场、速度场。通过若干变量的计算值与物理模型实测值对比,其精度令人满意,且计算速度较常规算法提高显著。应用该数值算法进行了一系列计算,研究了门槽周围最小压强与门槽宽深比、错距比等影响参数的关系,并提出了优化的门槽体型方案。