楠溪江供水工程拦河闸枢纽水工模型试验研究

楠溪江供水工程位于著名的楠溪江风景区入口,工程以供水为目的.工程拦河闸为2级建筑物,设计洪水标准50年一遇,校核洪水标准为200年一遇.拦河闸分为左侧的滩地自由溢流段、右侧深槽的档水闸段、右岸调流闸门和鱼道组成.闸址位于楠溪江潮区界位置,闸下为感潮河段,闸上为山溪性河道,加上河道两侧存在大范围的滩林地,树林茂密、灌木丛生,常年行洪,水流条件非常复杂,常规理论水力计算非常困难.通过1:100水工模型试验研究,论证闸轴线位置和大闸规模的合理性,优化工程布置,为工程的顺利进行提供科学依据.     

泗阳二站轴流泵装置模型流道优化及模型试验分析

【目的】提高泗阳二站改造工程泵装置的水力效率,明确泗阳二站改造后泵装置的水力性能,了解泵站的真实运行情况,便于泵站的安全运行管理。【方法】以泗阳二站的立式轴流泵装置为研究对象,采用数值模拟技术分析了原设计方案(方案1肘形进水流道的流道高度1.707D、长度3.895D、进口面积4.984D²;虹吸式出水流道长度6.14D、进口直径1.09D、出口面积3.934D²,其中D为叶轮名义直径。)的泵装置水力性能并开展了流道的优化分析,通过物理模型试验获得了泵装置的能量性能。【结果】给出了肘形进水流道弯肘段方变圆渐缩型线、出水流道隔墩起始位置及隔墩长度的优化方案,优化后的肘形进水流道出口面的轴向速度分布均匀度提高了3.32%,加权平均偏流角减小了0.945°,水力损失减小了10.4%;相比原设计方案,优化的虹吸式出水流道水力损失减小了7.51%。在叶片安放角+2°、设计扬程6.30 m时,原型泵装置流量为35.2 m³/s,满足设计流量的要求,效率为76.02%;在最大扬程6.8 m时,原型泵装置流量为33.84 m^3...     

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。     

动水头作用下花岗岩风化土的内部侵蚀机理

[目的] 揭示动水头作用下花岗岩风化土侵蚀演化的动态过程,研究动态水力条件对土体内部侵蚀发展的影响,探明颗粒迁移规律与内部侵蚀机理,为深入研究花岗岩边坡的破坏模式与促滑机理提供理论依据。 [方法] 设计竖向土柱渗流装置,开展上升水头与正弦水头条件下花岗岩风化土柱的渗流试验,基于渗流土柱顶面与侧面的试验现象,从渗流速度变化、颗粒流失量变化和渗流前后颗粒级配、质量变化等方面,分析动水头作用下花岗岩风化土内部侵蚀的发育特征。 [结果] ①花岗岩风化土粒径差异较大,在骨架间存在微小孔隙,渗流冲刷作用使得土颗粒通过土体骨架间的孔隙运移流失。在内部侵蚀过程中,细颗粒流失量相对较多,粗颗粒流失量较少。 ②土体内部侵蚀作用是渐进发展的过程,在土体薄弱区域的结构最先产生变形与破坏。试验中渗流泉眼由土柱边界开始发展到土柱中部区域,渗流通道沿着渗流方向自下而上发育,水力条件短时间内发生显著变化会造成渗流通道快速贯通。 ③土体内部侵蚀作用将随渗流时间推进而趋于稳定,但正弦水头将“激活”土颗粒运动,加剧土体的内部侵蚀作用。加大水头变化幅度或减小水头变化周期,能够加剧土体内部侵蚀作用,导致水流运移速度加快以及颗粒迁移流失量增多。 [结论] 水力条件变化对土体内部侵蚀作用存在显著影响,正弦水头更能加剧颗粒迁移流失。     

对称翼型转轮双向竖井贯流泵装置

为了使转轮具有相同的正向和反向性能,可采用压力面和吸力面相同的翼型即对称翼型.针对城市水环境治理工程中超低扬程双向抽水的要求,对基于对称翼型转轮的双向竖井贯流泵形式的装置,研究了其水力性能.运用三维数值模拟技术优化获得了泵装置进、出水流道型线和控制尺寸.依据国家相关试验方法和规程,基于高精度水力机械试验台,从大流量到小流量依次测试了正反向工况下各5个叶片角度下的水力性能.模型试验结果表明,该装置形式可以获得较好的正反向能量特性.根据莫迪公式换算的原型性能结果表明,裴家圩泵站中采用的对称翼型转轮双向竖井贯流泵装置,可以保证正反向工况下均能高效运行,运行效率均超过了60%.该研究成果对同类双向超低扬程泵站的选型和设计有着重要参考价值.     

低扬程轴流泵模型装置相似换算的研究

简要介绍了低扬程轴流泵模型装置的试验研究，根据试验结果进行了不同转轮直径下实型泵装置特性的相似换算，该成果可以作为低扬程轴流泵站设计的参考。     

多节点加载预应力锚索格构梁室内模型试验研究

目前,计算格构梁的力学模型中,多采用弹性地基梁法进行计算,而对于边坡上的格构梁,受坡角和锚索倾角的影响,梁底面摩擦力的存在使得格构梁受力变得复杂。因此,在计算中采用合理的计算模型真实地反映格构梁的受力状态显得尤为重要。通过对多节点加载预应力锚索格构梁室内模型试验的研究,认为受边坡坡角和锚索倾角的影响,格构梁底面存在的摩擦力对格构梁的变形和受力状态有较大影响,并对实测结果与理论计算结果进行了对比分析,认为采用考虑摩擦的Winkler弹性地基梁模型能很好地反映格构梁的实际受力状态,更适合于工程应用。     

明渠横向取水旋涡影响因素数值模拟及试验研究

明渠岸边横向取水是一种常见的取水形式,在明渠主河道与横向取水口衔接处,横向取水易产生旋涡引起取水效率降低,其影响因素及机理有待进一步探明.基于水气两相VOF方法,以中国南方某横向取水工程为例,建立了三维数值模型,并对横向取水过程中引起的旋涡进行数值模拟,探究其产生机理.同时定量分析了衔接段圆弧半径、主河道及取水流速3个因素对旋涡的影响,并通过物理模型试验进行了验证.结果表明横向取水衔接段由于河道突然扩散,导致水流脱离边壁,极易形成旋涡.同时衔接段圆弧半径、主河道及取水流速均会对涡带的生、消和形状产生重要影响.当衔接段圆弧半径变大、主河道和取水流速变小时,单个旋涡半径变小,存在时间也会有所缩短,整个涡带的存在范围也有所缩小.研究进一步深化了横向取水的水力学机理,为横向取水口的优化设计提供技术支撑.     

金枪鱼延绳钓力学性能研究进展

延绳钓的力学性能直接影响渔获效率与能源消耗。文章总结了国内外金枪鱼延绳钓力学性能由最初的海上实测到动水槽模型试验再到数值模拟研究的相关研究方法与成果。结果显示:1)延绳钓的力学分析已从静态分析发展为动态分析;2)进行小尺度延绳钓模型试验,目的是验证特定情况下数值模拟分析的准确性;3)根据数值模拟和实测结果确定了延绳钓干线垂直阻力系数(CN90)为1.12和惯性力系数(Cm)为3。建议今后对延绳钓力学性能研究为:1)研究渔具材料刚度、阻尼对数值模拟精度的影响;2)结合金枪鱼的行为特征研究其上钩后的水动力,并将其考虑到模型之中,使模型与实际作业状态更加接近;3)对于渔具与海流、渔船、绞机和渔获物之间的相互作用机理进行深入的数值模拟研究。     

网口结构变化对南极磷虾桁杆拖网水动力性能的影响

桁杆拖网是南极磷虾连续泵吸系统中的关键部分。为探究桁杆拖网结构与部件对网具水动力性能的影响,在基于网口背部水平扩张相同的前提下,通过缩减网口腹部网目数,缩短下纲长度设计了3种桁杆拖网网口规格,桁杆长度为20 m,下纲长度分别为20.0 m(1号)、18.2 m(2号)、17.6 m(3号)。按照田内相似准则制作模型网,在3种沉力条件和5档流速下进行模型试验。结果显示：相同拖速与沉力条件下3号网扫海面积与1号网接近,2号网扫海面积较小。沉力对桁杆拖网的阻力、网口高度、扫海面积存在极显著影响(P<0.01),对能耗系数无显著性影响,适当增大沉力可以提高网具的垂直扩张性能;拖速对网具阻力、网口高度、扫海面积和能耗系数的影响极显著(P<0.01),3种网口结构的网具阻力与拖速均呈幂函数关系,指数介于0.778 4～0.859 3,阻力递增斜率变化较小。综上分析,缩短南极磷虾桁杆拖网下纲长度后有利于南极磷虾桁杆拖网垂直扩张性能提高,有利于提高网具稳定性,有利于增加拖网有效扫海面积,有利于提高渔具综合捕捞效率。