圆柱桥墩波环对斜交桥墩前冲击高度影响的研究

通过物理模型试验对斜交桥前的壅水及冲高进行了观测,并建立三维水槽数值模型,采用SIMPLE算法耦合k-ε素流模型求解N-S方程组,应用VOF法追踪自由表面,计算了单个圆柱桥墩的绕流流场及冲高,得到了圆柱桥墩产生的斜激波波环与水流Froude数之间的关系,结合单墩产生的斜激波波环分析了斜交桥上游桥墩产生的干扰水流对下游桥墩的墩前冲高的影响.     

单圆柱桥墩冲刷的三维数值模拟

桥梁防护中由于桥墩周围的绕流冲刷极其复杂,迄今对该绕流流态及其与河床冲刷关系的认识仍不完善。为了深入分析圆柱桥墩周围的三维水流结构及冲刷现象,利用Flow-3d三维模拟软件对不同流速下的圆柱绕流流态进行数值模拟并和模型实验对比另对圆柱桥墩周围的冲刷做了初步的模拟分析。结果表明,Flow-3d可以清楚地反映桥墩周围的水流流态并通过了模型实验结果验证。说明Flow-3d可以准确模拟单圆柱绕流并获得流场的三维瞬时流速和冲刷现象,本研究可为河床中桥墩附近的冲刷计算和防护设计提供重要的参考。     

扭切式鼻坎出坎水舌空间形态分析

针对狭窄弯曲型河道,泄水建筑物末端布置传统的连续式挑流鼻坎,出挑水流直冲对岸,既威胁岸坡安全、水舌也难以平顺归河。通过RNG k-ε紊流模型和Tru-VOF法,对扭切式挑流鼻坎出坎水舌及空间形态进行三维数值模拟。研究表明,扭切式鼻坎的大角度挑射使出挑水舌竖向拉开明显,左侧边墙的偏转能够保证出坎水流发生横向翻卷,使水舌落点导向右侧河床,在有效适应下游河谷地形变化的同时,能够减轻对下游河道的冲刷并改善雾化现象。模拟成果还表明,扭切式鼻坎出口附近最小空穴数σ=0.60,空蚀破坏不易发生。      

圆柱桥墩局部冲刷的试验研究

桥墩冲刷是桥梁水毁的主要原因之一,开展桥墩冲刷的研究不但具有重大的学术价值,而且还具有重要的工程应用价值和明显的社会经济效益。文章运用实测数据通过理论推导建立了桥墩局部冲刷深度计算公式,新公式在考虑了多方面因素的同时增加了桥墩布置与水流方向的斜交角度θ,新公式结构简单,便于计算。最后运用已有的工程实测数据对新公式进行了验证。结果表明,新公式的结构是合理的,可安全的应用于实践。     

强潮河口排涝闸下游双丁坝防冲减淤措施研究

在综合分析钱塘江河口北岸水泥沙运动特性的基础上，提出在强潮河口排涝闸下游利用双丁坝进行防冲减瘀的方案，并利用水流数学模型模拟分析了水同布置方案工程前后水流特性、闸下游水流流态、丁坝间流速变化、排水出流与附近边滩水流相互作用情况，推断出丁坝附近的冲淤情况，从而为闸下游选择适合的河宽（丁坝间距）和丁坝长工提供依据。     

某大坝导流底孔泄水流态优化研究

深淹没底孔泄洪时由于相邻底孔泄洪闸出水口存在横向间隙极易引起高速出闸水流呈大角度交汇、碰撞、引起持续性不良水翅,影响底孔泄流能力以及下游水流流态。结合工程实例利用物理模型针对该问题在泄洪闸下游出口分别布置椭圆形隔墩以及楔形隔墩,并对比泄洪闸水流流态以及下游明渠内沿程断面水深及流速。试验表明:楔形隔墩有利于改善相邻闸室阿高速出闸水流表中底层交汇、调整明渠进水口流层分布,其既满足导流设计要求、维持上游原有围堰设计结构、避免设计变更,又能有效地改善下游明渠内水流流态,使明渠内下泄水流横向分布更加均匀、消除折冲水流。     

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。     

桥梁工程阻水比与河道水位关系初探

针对不同类型的概化河道和天然河道地形,结合桥墩布置方式和边坡系数的不同组合,对桥梁工程阻水比与河道水位变化之间的内在联系进行初步探讨和研究.结果表明:桥梁工程阻水比与河道水位(f/F-Z)之间的变化关系由桥墩阻水面积增幅△f与河道过流面积增幅△f两者的比值随水位Z升高时的整体变化趋势决定,而△f与△f何者占优同桥墩布置方式及边坡系数两者的综合影响密切相关.位于主河槽内的桥墩权重比例占优,f/F-Z呈反比关系;位于滩地的桥墩权重比例占优,f/F-Z呈正比关系;两者权重比例相当则分段呈单调递增或递减趋势.相同桥墩布置方式下,边坡越缓,f/F-Z越趋于反比;反之,越趋于正比.     

简析水利工程桥梁建设对于区域城市防洪的影响

本文结合利川市龙船调风雨桥项目工程建设设计,分析了其对典型洪水和防洪的影响。结果表明:该项目建设符合利川市城市规划,同时项目建设对区域防洪规划无影响,不存在对水利规划影响;工程项目桥墩建成后局部水流流态变化,发生50年一遇洪水时冲刷完成后,龙船调风雨桥桥位处一般冲刷为0.95m,桥墩处最大局部冲刷0.68m,桥墩处总冲刷深度为1.73m。项目建成后会对河势造成一定影响;项目建设对区域内防汛抢险无影响;新建龙船调风雨桥,其防洪标准按照50年一遇的标准设计修筑,桥梁设计方案中龙船调风雨桥桥梁净空底最低高程1073.55m,满足相应标准的设计高度(1073.50m)要求。     

清污机桥墩位置对刘老涧抽水站水力特性的影响研究

为了分析清污机桥墩位置对侧向进水泵站水力性能的影响,在参照南水北调东线工程泵站清污机桥相关设计,确定清污机桥墩数目和设计参数后,开展了清污机桥墩距前池翼墙进口分别为55、90、130和160 m等不同距离下的数值模拟。得到如下结论:随着清污机桥向弯段方向移动,离前池翼墙的距离越来越远,清污机桥墩对泵站进水条件的影响越来越弱。当清污机桥距前池翼墙的距离达到160 m时,4台水泵机组簸箕形进水流道的平均水力损失已降低到0.171 m,此时流道的平均水力损失与未设清污机桥时基本没有差别,表明清污机桥的增加对泵站进水条件的影响已基本消失。该研究可为刘老涧抽水站及相关泵站的清污机桥墩布置提供一定的参考。     

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。     

隔墩对轴流泵装置直管式出水流道内流及脉动的影响

为分析隔墩对直管式出水流道内部流态及压力脉动的影响规律,基于立式轴流泵装置物理模型,采用在直管式出水流道壁面布置丝状红线和压力脉动传感器的方法进行了试验。结果表明,小流量工况时,有无隔墩的直管式出水流道内壁面红色丝线均呈大角度倾斜状;在最优工况和大流量工况时,直管式出水流道内壁面红色丝线趋于水平状,流量越大红色丝线越趋于水平。无隔墩的直管式出水流道脉动幅值均方根的平均值均高于有隔墩的直管式出水流道脉动幅值均方根的平均值。相同转速时,有无隔墩的直管式出水流道各监测点的脉动幅值均方根均随流量的增大而减小;相同流量比时,各监测点的脉动幅值均方根随转速的增加而增加。不同转速下各最优工况时,有隔墩的直管式出水流道各监测点的脉动主频与转频呈整倍数关系。隔墩对直管式出水流道内部水流流态有一定的调整作用,可降低脉动幅值,但不同工况时隔墩对直管式出水流道内流的改善效果还取决于导叶体出口剩余环量和流量。     

基于光纤Bragg光栅的南润段进(退)洪闸温控反馈分析

采用基于光纤的Bragg光栅测温,既具有分布式光纤测温的优点,又可克服分布式光纤测温精度不高、常规点式测温计数据量少等缺点.在淮河干流南润段进(退)洪闸混凝土工程中,利用光纤Bragg光栅实时在线监测施工期闸墩混凝土的温度变化,以监测数据为基础采用遗传算法反演闸墩混凝土热学参数,根据反演参数仿真分析后续闸墩混凝土施工期温度场和徐变应力场,反馈设计混凝土温控防裂措施,收到了良好效果.     

闸墩式量水槽试验研究

研究渠道量水设施对灌区节水、实现水资源高效可持续利用具有重要意义,在满足量水所要求的条件下,应优先选用水工建筑物量水.针对闸墩兼作量水槽并能结合闸门以实现联合测流的要求,提出一种闸墩式量水槽.选择8种收缩比和3种槽长在矩形渠道中进行了系统试验.结果表明.无量纲教Kc/Kc和H/Bc高度相关,根据理论分析和室内试验得出的流量公式简明实用,自由出流时流量计算最大相对误差3.59%.闸墩式量水槽临界淹没度可达0.91,增加量水槽长度会增大相应量水槽的临界淹没度.控制收缩比为0.49～0.65时可得到较好的量水效果.     

水电站预应力闸墩三维有限元分析

某水电站溢流坝闸墩承受的荷载以及结构较为复杂，工作弧门推力达18009KN。为了准确了解堰体、闸墩、锚块在各典型运行工况下应力情况，采用三维有限元方法，对该水电站溢洪道控制段预应力中墩进行了整体空间应力与变形分析，得到典型工况下结构的整体位移、变形和结构各重要部位的应力分布规律。研究结果表明预应力闸墩具有整体稳定性，在各种荷载组合效应下整个墩体的应力和变形分布满足设计要求，并根据计算成果评价了混凝土结构的预应力效果。     

万安水电站底孔坝段闸墩裂缝研究

采用三维有限元方法对底孔闸墩裂缝成因进行了分析研究，考虑了各种可能产生裂缝的影响因素，并对温降进行了敏感性分析。研究结果表明：闸墩在正常的结构荷载作用下不会产生裂缝，温度骤降是产生裂缝的根本原因。     

管道螺旋流断面流场及沿程流动特性

平轴螺旋管流作为一种新型的输沙方式,其流场特性能够使管道输送具有高浓度、低能耗、输送距离远和不淤积的优点。在试验的基础上,主要对局部起旋器产生的平轴圆管螺旋流的流场特性进行了探讨与研究,得出了起旋器出口后圆管螺旋流的流场规律：流速场切向流速在测试断面具有旋转的对称性,若不考虑管壁近壁区的影响,可认为切向流速在断面呈线性分布,而且随着流量的增加,切向流速也在增加;随着流程的增加,切向流速逐渐衰减。     

江坪河溢洪道预应力边墩三维有限

基于三维有限元数值模拟技术,对江坪河水电站溢洪道控制段边墩进行了整体空间应力与变形分析,得到了其典型工况下结构的整体位移、周边缝变形和结构重要部位的应力分布规律。根据有限元计算结果,评价了边墩混凝土结构的预应力效果,并探讨了锚块底部与相应闸墩顶面两种不同接触方式对结果的影响,为结构的设计、施工提供参考依据。     

集中水流冲刷条件下浅沟径流流速特征研究

在室内不同坡度和径流流量条件下,用电解质示踪法和染色剂示踪法进行浅沟径流流速测量的对比研究.用采自北京的粉壤土在室内试验模拟浅沟侵蚀,测量并计算浅沟径流流速.在坡度5°、10°、20°,流量64、128、256 L/min条件下,进行浅沟水流流速的测定试验.测量结果表明,浅沟径流流速随坡长增加略有减小,随流量和坡度增大而增大.电解质示踪法测量得到的流速在0.55 ～ 1.60m/s之间,而染色剂示踪法测量得到的流速为0.71～1.45 m/s,染色剂示踪法测量得到的流速略小于电解质示踪法测量结果.考虑到浅沟水流对示踪剂稀释及紊流对水流的扰动造成的视觉影响,电解质示踪法测量的流速具有其合理性.