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....     

华阳河水库溢洪道泄洪消能试验优化研究

采用1∶60水力学整体模型,针对华阳河水库溢洪道除险加固初步设计方案进行了相关水力学问题的试验研究,并开展了进一步改善溢洪道消能防冲效果方案的优化试验。研究成果表明:在基本满足溢洪道泄流能力情况下,为改善原设计方案在2级消力池内水流流态紊乱,消能效果差的情况,经多方案比选论证,建议在2级消力池内布置系列消能墩,实现消能率达69.9%以上,且增加工程投资不多。优化后的2级消力池体型已经运用到工程设计中。     

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.     

溢洪道水流消能研究

溢洪道是广泛应用于水利枢纽工程中的一种泄水建筑物。若泄洪消能问题处理不好,不仅会冲刷下游河床,还会影响枢纽工程中其他建筑物的正常运行。阐述溢洪道的水流特性和泄洪消能的形式,介绍与分析国内外对泄洪消能问题的研究现状,以期为溢洪道泄洪消能的进一步研究提供参考。     

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。     

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。     

台阶式溢洪道数值模拟计算精度评价方法

随着CFD领域和计算机技术的发展,许多学者开始采用数值模拟的方法对台阶式溢洪道的水力特性进行细致研究,但学界并没有评价其计算精度的一致方法。采用从致密至粗糙3种网格尺寸,利用Flow 3D^?软件对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟,提供评价其计算精度的一般方法。首先通过计算网格收敛指数法(GCI)以优选网格尺寸,在保证计算精度的同时缩短计算时长;再以物模试验测量结果作为参照,评价在推荐网格尺寸下数值模拟计算结果的精确性。结果表明：使用相同的网格加密因子可以大幅简化GCI的计算过程,推荐采用全局GCI小于5%的网格尺寸;Flow 3D^?软件对台阶式溢洪道上关键水力学参数的计算精度较高,且对纯水流的计算精度优于对水汽二相流的计算精度。     

基于正交设计的糙条消能工评价方法

在新疆635溢洪道整治工程研究的基础上,基于正交设计原理,对溢洪道布置糙条消能工进行6因素3水平的正交试验,试验测得18种组合典型断面的瞬时流速和水深;通过对弯道微元化处理的方法,建立了质量离散系数C_m模型,并结合消能率η对试验结果进行了极差分析;考虑到建立导流效果评价方法的普适性,定义量纲一因子R_d和R_s,对布置参数与工程参数之间的相关性做了进一步分析.结果表明:质量离散系数C_m能够客观地反映糙条消能工的导流效果;就C_m指标影响程度而言,工程参数较布置参数的影响程度占主导地位,在实际工程中,工程参数的确定应充分考虑水流形态;由于R_d和R_s均是量纲一参数,因此在一般整流工程导流效果的评价方法上具有普适性.     

老挝南果河水电站阶梯式消能工的试验研究

老挝南果河水电站压力前池溢水道采用阶梯式消能工布置型式,为论证设计的合理性,进行了水工模型试验。试验研究表明,消能工陡槽做成阶梯式后,由于阶梯溢流面水流掺气,改善了泄流流态,消能效果非常显著,从而简化了下游消能防冲设施,节约了投资,且大大降低了空化危险性。     

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.     

坡度较缓溢洪道上的消能方式研究

白莲河水库第二溢洪道为二级消能，由泄槽和出水渠组成。第二级的出水渠为宽浅型渠道，底坡为0.08~0.05，坡度较一般溢洪道缓，但落差较大。出泄槽水流挑流消能后在渠道内加速，使出渠流速仍然较高。如不加以衬砌则难免受到冲刷。试验探索采用消力墩加糙方案，有效地消刹渠内水流能量，降低渠内的流速，使渠道不需要衬砌。试验表明，在坡度较缓的溢洪道上适当布置消力墩，能够有效达到消能减速的目的，是一种较好的消能方式。     

新集水电站消能措施模型试验研究

结合新集水电站模型试验,针对其佛氏数低且发生2次水跃的特点,尝试性地将T形墩布置在消力池中间,且适当加高尾坎的方案,能有效地提高消能率13%左右.并根据模型试验结果,对T形墩消力池消能特性进行了简要分析,还通过消能计算,得出消能段的消能分配比率,对进一步研究T形墩消能机理很有帮助,也希望对同类工程有一定借鉴作用.     

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。     

水利工程溢洪道底流消能水力特性分析

合理地选择溢洪道建筑物消能型式,是关系到整个水利工程安全与经济的重要问题.通过溢洪道设计规范进行消能方式水力学计算,结合物理模型试验对传统底流消能与跌坎型底流消能水力特性进行了对比分析,结果表明：传统底流消能在校核洪水下泄流量时,底流消能方水流进入消力池后产生一定程度的远驱式水跃,消力池消能主要位于消力池后部,消力池后部及出口水面壅高较大,且波动剧烈,没有形成相对稳定的消能水体,消力池消能效果不佳,需要增加消力池长度;跌坎型底流消能消力池底板高程降低1 m时,临底流速较底流消能得到大幅度降低,池内水流扩散充分,剪切明显,消力池后段形成了稳定的水体,消能效果良好,出水渠内水流流态得到改善,难以对消力池产生冲刷破坏.跌坎型底流消能空化数增大降低了空蚀发生概率,可避免消力池产生空蚀破坏,最大水跃位置向前移动7 m,水流不会冲击底板和尾坎,水流垂直溅起,因此消力池内流态稳定,雾化影响较小,其具有适应性强,消能效率高、流态稳定等优点.     

阳江核电水库溢洪道消能试验研究

阳江核电水库溢洪道上、下游落差大，受地形条件的限制，一、二级消力池之间由两段弯道组成，弯道内产生折冲水流和偏流，流态较复杂。本文对阳江核电水库溢洪道工程方案进行试验研究，将溢洪道闸墩改为宽尾墩，并在一级陡槽段槽面加设阶梯跌坎，再抬高二级陡槽段堰顶高程，使弯道调整段水深加大等，改善了溢洪道运行流态，妥善地解决了溢洪道泄流与下游河道水流衔接的问题。     

高压输水管道中锥形阀的消能研究

高压输水管道内部消能对于输水建筑物的安全至关重要。基于辽宁省供水工程为研究背景,采用物理模型试验的方法,研究锥形阀内部消能工在高压输水管道中的消能效果。试验研究主要从锥形阀过流断面的流态、流速、压力等水力学参数进行成果分析,由试验数据计算锥形阀最终的消能率。试验成果研究表明,锥形阀消能工在输水隧洞的运行过程中能够很大程度上降低水流的能量,从而保证了输水隧洞运行的安全。试验的研究成果可供类似工程参考。     

土石坝坝体溢洪道泄槽水面线若干

通过试验研究对土石坝坝体溢洪道采用曲线型堰的泄槽水面线起算水深进行了观测，发现圆弧曲线堰及翼型堰的起算水深均小于0.7倍临界水深hk。 利用已有的试验资料分析了泄槽设置掺气挑坎后对水面线产生的扰动影响。分析结果表明,由于掺气挑坎对水流的扰动和挑流作用 ，使得泄槽内的水深增大；掺气挑坎对水面线的影响程度与流速、掺气挑坎的体型等因素有关；当泄槽内设置多道掺气槽时，上一级掺气挑坎的体型对下一级掺气挑坎处的水深也有一定的影响。     

格栅式底流消能工掺气浓度分布规律

格栅能够有效改善底流消能效果,减轻或者避免消力池底板发生空蚀破坏.通过水工模型试验,研究圆孔Γ形格栅不同开孔率下栅前、栅后掺气浓度变化.试验结果有以下3个方面.①消力池附壁射流区掺气浓度纵向沿程递减,格栅附近有突变;垂直轴线方向,掺气浓度中部大两侧小,峰值出现位置和入射水股主流位置正相关;竖直方向上,1/2水深以下栅前...     

外凸型阶梯陡槽段水力特性试验研究

溢洪道陡槽段设置不连续的外凸型阶梯之后,可明显降低陡槽段流速,增大泄流的消能率,简化其下游消能设施。在水力模型试验的基础上,对陡坡段坡度1∶1和1∶1.5的外凸型阶梯陡槽段泄流流态进行观察和测试,对这两种坡度的外凸型阶梯陡槽段应用条件进行分析,提出了坡度为1∶1.5的外凸型阶梯陡槽段泄流水面掺气断面位置和水深的计算方法。应用本文成果和结合前期的研究成果,可将外凸型阶梯陡槽段泄流水面掺气断面位置和水深计算的坡度范围由1∶2~1∶6扩展为1∶1.5~1∶6,并可进一步计算出相应坡度水面掺气断面下游掺气水流区段的沿程水深和消能率。     

T型墩应用于低佛氏数水流消能的

低水头闸坝工程的一个普遍水力学问题是低佛氏数水流的消能防冲，其特点是消能率低，为达到较好的消能效果，常常要在消力池加一些辅助消能工程。结合青海省引大济湟调水总干渠闸坝工程的水工模型试验，将T型墩置于海漫浆砌石段，有效的削弱了水流的余能。通过试验可以看出海漫段设置T型墩对低佛氏数的泄水建筑物有较好的消能作用。