高坝下游水垫塘中三种典型流态的数值模拟

用垂向二维k-ε紊流模型数值模拟了高坝下游水垫塘流场结构,并与实测流速值进行了比较.研究结果表明,用该模型及相应的k-ε紊流模型边界条件模拟是可行的.采用该模型分别模拟了下游水深降低、水舌入水角变化时水垫塘内的流场结构,得出了自由冲击射流、淹没冲击射流和面流三种典型流态,描绘了三种流态下水垫塘流体质点的迹线特征,给出了流速、动水压差、紊动能和耗散率的分布规律.研究结果表明,水垫塘应避免出现自由冲击射流流态,可以通过加大水垫深度、减小入水角、控制流态来实现淹没冲击射流或面流流态,以降低底板动水压差、紊动能和耗散率,保证水垫塘的安全运行.     

高拱坝下游水垫塘内流场的数值模拟

运用带自由表面的三维k-ε气液两相紊流数学模型,采用质量分配的方法概化由于设有齿坎且高程不同的泄洪表孔而形成的复杂水舌形态,模拟了某水利枢纽水垫塘内斜向淹没冲击射流形成的气液两相流场,计算得到的底板时均压力分布与物理模型试验实测结果符合较好.通过数值模拟给出了水垫塘内斜向淹没冲击射流流态和纵横断面上的水气体积分数分布.数学模型弥补了模型试验对水垫塘内部水流流态及有关重要水力学参数难以观测与测量的不足,有助于分析判断泄水建筑物布置的合理性与水垫塘的消能效果.     

高坝水舌作用下水垫塘流场的数值模拟

水垫塘是一种消能防冲结构,它的稳定性是其在高水头、大流量作用下能否安全运用的关键技术之一。本文结合溪洛渡拱坝,用数值模拟的方法模拟了二维水垫塘内的流场特征以及水垫塘底板的压力分布。根据数值模拟结果,提出水垫塘底板分区进行结构设计的方案。     

高坝水舌作用下水垫塘流场的数值模拟

水垫塘是一种消能防冲结构,它的稳定性是其在高水头、大流量作用下能否安全运用的关键技术之一。本文结合溪洛渡拱坝,用数值模拟的方法模拟了二维水垫塘内的流场特征以及水垫塘底板的压力分布。根据数值模拟结果,提出水垫塘底板分区进行结构设计的方案。     

白山坝下游水垫塘水力特性研究

本项试验研究对白山坝下游不同布置体型的水垫塘内水流进行了观测，研究了水垫塘体型对消能的影响，选择确定了能较好地适应水舌入射角为25°～45°的开阔型水垫塘．试验成果表明,水垫塘中的流态直接影响着水垫塘内消能和底板的受力，脉动压力的大小直接影响着板块的稳定性．在水垫塘底板结构设计中，应综合考虑脉动压力、渗透力的影响．本项试验研究对白山坝下游不同布置体型的水垫塘内水流进行了观测，研究了水垫塘体型对消能的影响，选择确定了能较好地适应水舌入射角为25°～45°的开阔型水垫塘．试验成果表明,水垫塘中的流态直接影响着水垫塘内消能和底板的受力，脉动压力的大小直接影响着板块的稳定性．在水垫塘底板结构设计中，应综合考虑脉动压力、渗透力的影响．     

高拱坝水舌作用下水垫塘流场的二维数值模拟

应用RNGk-ε紊流数值模型,采用二维VOF方法,对溪洛渡拱坝表孔泄洪和表深孔空中碰撞泄洪两种工况下的水垫塘流场进行了数值模拟,给出了水舌从空中抛射或碰撞,下泄至水垫塘并发展到塘内流动稳定的全过程以及流动稳定后的水垫塘流速矢量和底板压强分布图、水垫塘底板最大压强和近壁最大流速的脉动过程.计算结果与溪洛渡相应的实测值以及其他文献计算的最大底板压强和近壁流速吻合较好,说明数值计算方法合理且结果可靠.     

高拱坝深潭型水垫塘数值模拟研究

高拱坝工程为满足下泄水舌的挑距和淹没水跃长度的要求,水垫塘往往较长,而在水垫塘消能过程中实际参与进来的水体并不多,为此提出一种长度较小且能够集中消能的深潭水垫塘.以溪洛渡水电站为研究对象,采用RNGk-ε三维紊流数学模型对八深孔泄洪工况下反拱和深潭水垫塘进行数值模拟研究,首先把反拱水垫塘的流速及拱底板压强的计算值与相应模型实测值进行了对比验证,再对两种水垫塘塘内的水流流态、近壁流速、壁面压强分布特征以及消能率进行详细分析,结果发现在反拱水垫塘内,下泄水体的巨大能量主要通过淹没射流的紊动扩散和淹没水跃的作用来消除;深潭水垫塘内水体消能主要依靠贴壁流在边壁作用下返回深潭不断紊动耗散的过程;两种水垫塘底板最大冲击压强分别为8.64 mH_2O和11.62 mH_2O,二道坝顶平均出流流速分别为8.52 m/s和5.34 m/s,消能率分别为90.25%和92.25%.     

反拱水垫塘单底板块振动特性的理论分析与试验研究

对反拱水垫塘的单底板块振动进行了理论分析,提出了单底板块自由振动的最大位移公式、底板块振动分区及近壁流场的划分依据;得出反拱水垫塘底板块动力特性优于平底板块;得到反拱水垫塘单底板块振动位移的特性及特征量的沿程分布规律,提出单底板块振动沿程分为强振区和弱振区,对反拱水垫塘破坏机理的研究具有重要意义。     

水垫塘底板冲击压强分布特性试验研究

控制水垫塘底板的冲击压力对于水电站泄洪安全具有重要意义,尤其是对于高水头、大流量、窄河谷的水利工程。该文结合中国西南地区大型水电站泄洪消能的实际进行物理模型试验,对电站原方案下水垫塘的冲击压强进行了试验分析。提出了改变表孔齿坎布置的3种改进方案,进行了冲击压强试验。结果显示,改变表孔的齿坎布置是减小冲击压强的一种可行方法。还得到了最优的表孔齿坎布置方案,测量了水垫塘内的流速分布,分析了水垫塘内流态。该结果可用于该大型水电站的泄洪消能设施设计。     

反拱水垫塘拱圈底板动水压强时域与频域的变化规律

设计试验装置,测量高水头和大流量作用下反拱水垫塘全流场内拱圈底板动水压强.利用分析方法,得出拱圈底板表面与底板缝隙动水压强自相关特征和时空相关特征的变化规律,分析其与反拱水垫塘内水流的流动结构和流态之间的关系,揭示拱圈底板动水压强的变化和传播机理;对其频域特性进行分析,结果表明:拱圈底板表面动水压强的优势频率分布范围较广并比底板缝隙内的宽,其峰值频率分布范围主要集中在0～1 Hz,脉动能量均以低频为主.     

基于Fluent对水垫带式输送机流体场的仿真研究

为进一步了解水垫带式输送机水垫流体场的形成机理,对水垫流体场进行了数值仿真研究。在理论研究的基础上,建立了水垫流体场的数学模型;利用Fluent软件对水垫流体场的分布进行了仿真分析。研究结果表明,在水垫带式输送机工作时,该流体场内存在两个水流速度较快的区域,且这两个区域动压效应明显;动压效应随输送带速度的加快而增强,适当提高带速可以提高输送机的承载能力。     

多股挑、跌流水舌作用下基岩冲刷平衡深度

分析了多股挑、跌流水舌在水垫中扩散的水力特点 ,提出多股水舌在完全混合扩散区能量汇聚 ;以卡里巴、塔贝拉等工程原型冲坑资料为准 ,引入基岩抗冲水深 ,提出多股挑、跌流水舌作用下冲坑水深的估算方法 ;用小湾表、中孔多股挑、跌流作用下的试验值进行比较 ,表明预报公式可行。研究成果供水垫塘设计参考     

高拱坝挑流水舌左右碰撞作用下河床基岩冲刷平衡深度的数学模型

应用紊动射流理论和水流动量方程,建立了高拱坝挑流水舌左右碰撞作用下,考虑水舌空中扩散三维性、漏碰流量以及碰撞能量损失的河床基岩冲刷平衡深度的数学模型。试验验证模型是合理可行的,对高拱坝挑流水舌碰撞作用下的水垫塘设计和应用具有参考意义。     

反拱水垫塘底板块破坏机理的试验研究

在高水头、大流量作用下,在反拱水垫塘底板块止水设施完全破坏、锚筋完全失效的条件下,对底板块的振动位移与缝隙宽度的变化进行了试验研究,得出了两者之间的变化规律。在此基础上获得了拱圈底板块失稳的破坏机理,即底板块失稳是由于底板缝隙宽度增加的效应。因此．实际工程中,控制底板块的缝隙宽度是防止拱圈失稳的关键因素之一。     

万家口子水电站泄洪消能研究

本文结合模型试验,对云南万家口子水电站拱坝溢流表孔、冲沙中孔及水垫塘内水流流态进行研究,并对其体型进行优化调整,完满的解决了泄洪消能问题。     

高拱坝表深孔碰撞泄洪消能水力特性

高拱坝坝身宣泄洪水产生高速水流,水流下泄时会对水垫塘底板产生极大的冲击压力.为保证下游冲刷安全,在有足够的深水垫消刹能量的同时,还需通过水舌在空中消耗部分能量.通过表深孔同轴碰撞的泄洪消能布置方式,研究不同表深孔流量比工况下水流特性及底板动水压强等水力特性.结果表明,表深孔上下水舌在空中碰撞、掺气,削弱射流的集中强度,能使下泄水流的冲击压力大大降低,有效提高下游水垫塘的抗冲安全性,为类似工程布置提供借鉴.     

CFG桩复合地基褥垫层效用的三维有限元分析

水利工程中常采用CFG桩复合地基以提高水闸地基的承载力。由于上下游存在水位差,褥垫层材料常采用水泥土或黏性土代替散粒体材料。利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立单桩复合地基三维有限元模型,分析了不同褥垫层材料、不同桩体模量及不同桩长对桩土应力比和桩土沉降的影响。为CFG桩复合地基褥垫层材料的选择、桩长及桩体模量的设置提供了依据,有利于复合地基的优化设计。     

调水期风场对淮河入江水道浅水湖泊水动力水质的影响研究

为研究调水期风场对淮河入江水道高邮湖、邵伯湖输水流场的影响，采用MIKE21 Flow Model建立研究区域的二维风生流数值模型，在盛行风场作用下分析两湖泊的水动力变化与水质更新规律。结果表明：风荷载作用下，高邮湖内形成了多个形态迥异的风生环流，环流的流向、形状与风场的风向密切相关；新民滩控制线的上下级湖面是风涌增减水作用显著的区域，风速越高水位变幅越大，该水位变幅可能导致高邮泵站设计扬程与调水动力不足；风场的剪切拖曳作用对湖区水体与长江水体的更新置换规律也有影响，顺风条件下湖区水体水质的更新速度与程度显著提高，而逆风条件下水体更新强度则明显下降。     

Impact of the closure of Indonesian seaway on climate: A numerical modeling study

Using a global OGCM and its relevant coupled ocean-atmosphere GCM with the contemporary, 6 MaBP and 14 MaBP oceanic topography, respectively, a series of numerical experiments are implemented in order to investigate the effect of the north shift of Australian continent on the tropical oceanic circulation, especially the formation of the western Pacific warm pool. The numerical experiments of the individual OGCM forced by the modern atmospheric circulation indicate that the closure of Indonesian passage results in warming in the tropical Pacific Ocean and cooling in the tropical Indian Ocean; furthermore, it also results in change in source of the Indonesian Through Flow (ITF) water, e.g. ITF mainly originates from the south Pacific at 14 MaBP, but it mainly originates from the north Pacific now. The coupled model shows similar results as the individual OGCM qualitatively.     

汽车人机接触界面体压分布的实验与评价研究

针对汽车驾驶人机接触界面中的乘坐舒适性问题，依据人体生理学、解剖学和生物力学原理，通过对臀部和股区的解剖结构分析，提出了汽车人机界面的舒适体压分布的一般准则．在研制的汽车乘驾体位生物力学特性实验台上，进行了汽车驾驶环境的人机界面的体压分布实验和主观评价研究．4种曲面座垫的主观评价实验结果表明，座椅形面是影响乘坐舒适性的重要因素，不同形面特征的座椅具有不同的乘坐舒适性．客观评价实验结果证明，所提出的人机接触界面的体压分布准则是正确的，依据该准则能够评价人机接触界面中的乘坐舒适性问题．实验台中的分布式体压测试系统能够有效地测绘出不同座垫实验中的人机接触界面的体压分布曲线，并发挥出很好的测试作用．