舌形挑流鼻坎水力特性研究

基于拱坝表孔泄洪的水槽实验,分析了舌形挑坎曲率和挑角的变化对水流横向扩散及下游水垫塘底板时均压力的影响。在不同泄流量和下游水深条件下,对不同曲率和挑角的舌形挑坎以及常规挑坎进行了比较研究。结果表明,水流经过舌形挑坎时流态稳定,水舌横向扩散明显。在挑坎末端高程相同的条件下,下泄流量较小时,曲率和挑角越大,水舌单宽流量的横向分布越均匀,水垫塘底板最大时均压力越小;大泄流量时,曲率和挑角不宜过大,以保证水舌扩散效果。     

上沟水利枢纽溢流坝水工模型试验研究

根据该工程坝址下游特殊的地形地质条件,通过建立1∶60水工物理模型,对溢流坝在不同运行条件下的水流流态进行了观测,对其在下游河床和两岸山体造成的冲刷问题和可能产生雾化诱发山体滑坡问题进行了研究,给出了闸门泄流调度运行控制方案 同时对溢流坝的泄流能力、冲坑深、挑距、电站尾水影响及坝面空蚀空化问题进行了试验研究,对溢流坝闸墩形式、挑角及电站尾水导墙的体型布置进行了优化。     

鱼塘水电站引水渠流态优化研究

本试验以改善鱼塘水电站溢洪道引水渠流态为目的。通过模型试验和数值模拟,研究分析影响水流流态的因素。通过试验和数值模拟,对溢流孔、进水渠设置弯道及导墙进行优化,达到改善引水渠内水流的流态,主要是改变溢流孔的个数,由四孔改为三孔,泄流能力得到一定的提高;然后进行弯道优化,通过数值模拟进行平面分析计算,得到更大的弯道半径有利于进水渠的进流,水流流态也随着更加平稳、顺畅。最后对导墙进行优化,由于鱼塘水电站地形的限制,放弃了导墙头部曲线和长度的优化,然后在导墙上开竖孔来平衡导墙两侧水位差,使导墙一侧发生的立轴漩涡减轻,相对改善了进口水流条件,表面水面平稳。试验最终选择一种兼顾水力条件最优、造价最低的优化方案。     

由风速和压强过程线解读水平旋流泄洪洞流态

以公伯峡水电站为例,结合原型风速和压强随闸门开度的变化过程线,研究了水平旋流泄洪洞的水流流态.试验系统描述了堰闸段、竖井段、起旋室、旋流洞、水垫塘及退水洞内水流流态的变化过程,对比分析了原型和模型流态的差异.结果表明受收缩环的影响,在闸门开启过程中堰闸段水流由堰流向淹没流过渡,竖井段水流由自由跌落向淹没射流过渡;旋流洞内流态的变化大致可分为五个阶段,经历由自由流向吸吮流转变的过程;水垫塘调整流态的作用显著,退水洞内水流呈稳定的明流流态.     

弯道水力学研究现状与进展

研究弯道水流的水力特性对充分利用其特点来为工程服务,确定枢纽的闸顶高程、取水口的位置和工程的防冲具有重要意义.由于弯道水流流态十分复杂,目前弯道结构特征对水流特性的影响机理尚有待深入研究,本文对弯道水流的研究现状和进展进行了全面述评.     

外秦淮河武定门闸上游偏流淤积成因及流态改善措施

针对南京市外秦淮河武定门闸上游偏流易淤问题,建立物理模型试验,结合实测资料和理论分析,对闸上游河道淤积成因进行了深入分析,并提出增建导流墙对闸前河道流态改善的措施。研究结果表明:受闸上游弯道影响形成偏流,闸前河道两侧产生左大右小两个明显回流区,导致左侧河床较右侧淤积明显;水闸常年运行,大部分时间闸前河道水流动力较弱,易形成缓流淤积。通过闸前设置导流墙,可以改变闸前河道流态,使左右两侧回流区范围显著减小。     

深水造流系统的垂向剖面流预报与流场特性分析

采用CFD方法通过求解N-S方程和k-ω湍流模型对深水造流系统进行了时域数值模拟.为了研究深水试验池内垂向剖面流的分布,揭示海洋深水造流系统的流场特性,建立了造流系统的三维数值模型.采用多块结构化网格对计算区域进行离散.廊道与深水池之间生成非匹配的网格,并通过交界面的方式连接.同时对深水试验区域进行实测试验.对比分析表明,计算值与实测值吻合较好,利用CFD方法模拟造流系统是可行的;试验区域水流均匀,基本不存在横向速度,垂向剖面流满足试验要求,该造流系统性能良好.对整流器、进出水廊道、导流隔墙等周围的流场分布进行了数值预报,为今后进一步研究深水造流系统的流场特性、有效控制水池内的流速、提高造流系统的效率和有流工况下模型试验的精确度提供了参考.     

复杂嵌套网格模型及其在三河闸大修工况泄流流态模拟中的应用

针对三河闸启闭系统更新及土建附属工程实施时63扇闸门半侧开启泄流、半侧关闭更换启闭机的方案,构建三河闸枢纽泄流数学模型,采用结构网格疏密嵌套及2D-3D同步嵌套方法对计算区域进行离散。计算结果表明:(a)大修方案将使枢纽上下游产生大范围的回流区,局部单宽流量增大;(b)枢纽上游快活岭对过闸水流流态有重要影响;(c)与闸门全开工况相比,半开工况入闸水流存在明显偏流,北侧泄流时平均入流偏角最大,达到27.35°。根据数值模拟结果提出改善入闸水流流态的建议,为三河闸大修时水闸的调度、运行和管理提供参考。     

泵站进水弯道三维流动分析及流态改善研究

采用雷诺时均方程结合k-ε紊流模型首次对典型泵站进水弯道水流及其流态改善进行三维数值模拟，计算结果与试验值吻合。计算优选出的组合底坎有效地改善了进水流态。对实际工程郑集泵站前池复杂流场的三维数值求解进一步证明该模型是正确的，求解方法是可行的。采用数学模型结合物理模型的研究方法可缩短研究周期，降低研究成本。     

大单宽流量岸边溢洪道水力特性三维数值模拟

采用κ~ε双方程紊流模型模拟了带掺气槽岸边溢洪道具有大曲率水气交界面的水流流场,给出了溢洪道溢流堰、泄槽及挑流鼻坎的压力分布、流速分布等水力特性并对掺气槽掺气特性进行了定性分析.其中部分结果与模型试验结果吻合良好.对连续式和差动式两种不同坎型挑流鼻坎消能效果进行对比,给出各自预挖坑底板紊动能分布,结果表明多股水舌消能效果优于单股水舌,可为挑流坎型优化设计提供参考.     

杂多县萨呼腾镇乳日贡沟泥石流发育特征分析

在收集大量勘查资料的基础上,对杂多县萨呼腾镇北部山区发育的乳日贡沟泥石流沟的地质环境条件、形成区、流通区、堆积区内的工程地质和水文地质特征进行了较详细的论述。分析论证了乳日贡沟泥石流的成因、类型、规模、活动特征、危害程度及发展趋势。科学地计算了50年一遇的泥石流流量、重度、流速、冲起高度、冲击力和弯道超高等泥石流流体力学特征值,最终提出了"以拦挡+排导并重、生物工程为辅"的综合治理方案,为杂多县萨呼腾镇乳日贡沟泥石流灾害治理提供了重要依据。     

泄洪隧洞急流弯道水力特性

由于泄洪隧洞明流弯道流速大、弗劳德数高、流态复杂,因此极少在工程中应用,相关水力特性研究也较少。本文采用物理模型试验方法,对城门型泄洪洞急流弯道及其下游水流进行了观测。试验结果表明：弯道内水流具有轴向前行与由凸岸流向凹岸的横向运动,由此产生凸岸水面逐渐降低、凹岸水面逐渐爬高的发展趋势;凹岸水流超过隧洞直墙的部分紧贴洞顶继续沿轴向前行,同时其横向运动方向演变为由凹岸指向凸岸;洞顶贴壁水流跃过洞顶最高点后,沿着凸岸直墙下滑,形成瀑布;水流在弯道内呈现出环状状态,在下游平直隧洞内逐渐演变为表面起伏波动的水流。根据试验结果,建立了凹岸水流冲击拱顶初始位置及第一波峰冲击拱顶范围的预测经验公式,为泄洪隧洞弯道段设计提供参考。     

弯形溢洪道水流特性试验研究

对带陡坡弯形溢洪道的水流特性进行了研究,对3种溢洪道对同样流量工况下的水流特性进行了比较。     

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.     

结构异常管路对瓦斯爆炸传播特性的影响

在实验研究的基础上,分析了结构异常管路对瓦斯爆炸传播特性的重要影响。研究结果表明,在拐弯处的瓦斯爆炸传播过程是一个压力波、火焰、复杂流动场相互作用的过程,压力波超压、火焰传播速度迅速增大,对拐弯处的壁面破坏特别严重。弯管角度对瓦斯爆炸传播特性有很大的影响,瓦斯爆炸通过不同角度的弯管后,火焰传播速度和压力波超压值都有不同程度的变化。管道拐弯既增加了燃烧区的湍流度而加速燃烧产生能量以推动加速传播,同时也因为拐弯而增大了总阻力和热量向壁面的传递,弯角处膨胀波也会抑制瓦斯爆炸的传播。管道拐弯对瓦斯爆炸传播特性的影响取决于抑制因素和激励因素的综合作用。     

膜孔灌溉田面水流运动特性试验研究

根据膜孔灌溉大田灌水试验资料，分析了膜孔灌溉田面水流动特性,研究了单宽流量和开孔率对田面水流推进及消退特性的影响，提出了膜孔灌溉田面水流推进曲线符合幂函数规律，水流消退曲线符合一元二次函数规律。该项成果为膜孔灌溉理论与技术的进一步研究遵了基础。     

弯道水流紊动强度

采用先进的三维声学多普勒流速仪对水力光滑壁面的弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究，较为全面地测量了弯道水流的三维时均流速和脉动强度等．根据试验数据，探讨了弯道水流的紊动机理，分析了弯道水流的紊动特性，得出了弯道水流纵向相对紊动强度的数学表达式；同时还对弯道水流纵向、横向及垂向的紊动强度分布特点进行了比较．     

硬岩掘进机液压弯管振动功率流研究

针对硬岩掘进机(TBM)强振动环境下的液压弯管传递效率降低和损坏的问题,提出了以振动功率流的方法来研究管道的振动特性.首先,根据应力与功率的关系,建立了弯管振动功率流计算模型.然后,通过仿真分析探究了不同基础振动参数和弯管结构参数对弯管的应力影响规律,并给出了弯管的总功率和振动功率流的计算方法.最后,采用正交试验分析了弯管结构参数的影响主次顺序,优化了管道的结构参数并使管道振动功率流降低了30.52%,同时提出了基础振动下弯管的设计流程.结果表明,本文所提出的分析方法能为基础振动下弯管的设计和选型提供理论依据.     

泥石流拦砂坝排泄孔优化及其数值模拟研究

为改善拦砂坝排水孔堵塞问题,提出了以调节泥石流流量为主的排水孔优化策略;并通过数值模拟初步研究了横、纵断面形态对优化后的排水孔(排泄孔)排泄能力的影响,以及排泄孔对不同性质的泥石流的排泄效果。通过对横断面形态、纵断面形态及浆体容重三因子的正交组合,进行了80组模拟试验,以平均排泄流量珚Q和坝前泥深下降速率为主要评价指标,结果表明具有合理宽深比的矩形横断面相对最优。对容重较小的流体,窄深型的矩形断面排泄能力最好;而对高容重流体,则正方形断面相对更好。在可流动范围内,排泄效果随着排泄孔纵比降的增大而增大;而增大沿程排泄孔横断面截面积(变截面一坡到底喇叭型)可提高相同纵比降排泄孔的排泄能力。同时,随着流体容重的增加,排泄孔的排泄能力逐渐降低。