某电站进水口体型优化水力学试验研究

文章采用1∶30水工模型试验,研究了某电站进水口前流态、漩涡特性、进口段水头损失、沿程时均压力特性及过栅流速等。试验结果表明:在电站正常运行库水位范围内,进水口前未出现影响机组正常运行的有害漩涡,进水口及拦污栅结构体等设计合理;拦污栅结构体至进口渐变段末端的水力损失系数为0.122,在机组引水流量为900m3/s条件下,进口断面的局部水头损失为0.246m;进水口有压管段顶面和侧面的时均压力梯度均较小,检修门井及快速闸门井内的水面波动最大值为0.09m,说明有压进口段的体型较好;拦污栅断面的流速及分布特性随机组运行时库水位的变化而变化,最大过栅流速约为2.1m/s。     

压板式短进水口的水力计算

本文对深式泄水道中的压板式短进水口,采用将其顶部轮廓形态与相应闸孔自由出流水面线对比的方法,提出了估算其流量系数的计算公式。同时还提出了估算其压板段阻力系数的计算公式,进而推导出计算检修闸门井内相对水深和检修闸门槽处水流空穴数等主要水力参数的计算方法。文中列出了按本文及各家提出的算式所算出的40组进水口实例的流量系数、检修闸门井内相对水深值,并分别与模型中实测值进行了比较。本文所提计算方法,较现有研究成果能更全面地考察压板式短进水口的几何特性对其水力参数的影响,且具有一定的精度和较广泛的适应性。     

水电站进水口平面快速闸门的水力试验研究

本文通过模型试验,总结和分析了各种水电站的运行工况下,底槛布置在倾斜管段上的水电站进水口平面快速闸门,在动态闭门过程中的闸门顶部水压力、门底底缘水压力、临界开度以及过闸流量的变化情况,为分析计算各种运行工况下的闸门持住力,选择合理的启闭机容量提供依据.     

水电站水库水位控制

水电站水库水位控制是一种离散控制过程，采用闭环控制方式，控制量以阶跃形式给出，通过对水电站发电引用流量的调节，控制水库水位为某一最优目标水位。     

桓仁水库汛限水位动态控制决策支持表研制

针对水库汛限水位动态控制方案的具体化和可操作性问题,依据水库调洪计算原理和流域水量平衡原理,研制了桓仁水库汛限水位动态控制决策支持表.由此套表,即可根据实时和预报的水雨工情信息,确定面临时刻允许控制的库水位值及控泄流量等,方便水库调度技术人员和决策人快速查算、决策.该研究方法可供我国调节性能较高的大型水库(水电站)汛期洪水退水段库水位实时控制借鉴参考.     

基于FLUENT的明渠平板闸门淹没出流流场研究

为了研究明渠淹没出流下平板闸门测量流量,采用进口断面上自编UDF程序的水位边界条件方法,结合标准的k-湍流模型和VOF方法,利用Fluent软件建立了水流流体域和明渠平板闸门的三维模型,对不同开度下明渠平板闸门淹没出流进行数值模拟,获得了过闸流量和水面线、流速分布,闸门处动水压力以及闸后梯形断面的流速分布等规律,结合现场试验验证,结果表明：平板闸门测量流量能够达到灌区矩形量水堰的测量流量精度;采用数值模拟所得流量与平板闸门测量流量的相对误差在3%以内,说明数值模拟能够用于明渠淹没出流下平板闸门的流场研究,为明渠平板闸门测量流量提供理论依据。     

基于径向基函数的多闸门控制河流的洪水模拟

为了快速而准确地制定联合调度的复杂闸门水利枢纽处的洪水过程的防洪决策,开发了一种快速洪水模拟方法。以位于北京市北运河流域的北关分洪枢纽为例,采用二维水动力学模型计算了由上游来流量、闸门开度和相应下游水位等因素确定的800组工况;把模拟结果作为径向基函数神经网络的训练样本。这样,只用上游来流量、闸门开度、闸下水位就能快速地模拟出该区域的水位和流量。结果表明,模拟一组工况,用该方法只需不到1m in,而用二维模型需3h。     

混凝土拱坝导流底孔封堵技术

分析导流底孔封堵面临的闸门承载力不足和渗水的问题，通过设置一期混凝土，确保了闸门在水库水位上升时的承载力，通过分序灌浆，从根本上解决了渗水的问题。     

闸门调控下的水动力学模型建立与应用

考虑闸门前后水位对淹没系数的影响,利用泰勒展开和有限差分法,对闸门过流模型进行了改进,建立了闸门调控下的水动力学模型.选取南水北调中线一期工程总干渠的部分渠段对模型进行了模拟计算.水面线及闸门过流的计算结果表明,模型合理可靠,可以实现闸门过流的连续模拟并提高计算精度.初步应用该模型进行了闸前常水位模式下典型渠段的水力响应计算,分析了平衡状态的渠道水面线及闸门运动变化.结果显示,闸前常水位运行模式下,闸门开度变化与过流量变化一致,节制闸的启动时间与上边界的距离和流量增减关系密切,计算水面线符合水力学的一般规律.模型可作为输水明渠调度控制决策的有效研究工具.     

比尺影响对产生自由涡流的基本估计

水库的闸门、过水隧洞的进水口附近,经常出现涡流现象。不同比尺的模型,比尺影响大小也不同。合理地选择模型比尺、对于正确判断原型的涡流状态是很重要的。通过二十二座水工模型和原型涡流的比较,作者认为模型比尺L_r=1∶20～1∶50为最佳比尺区;同时考虑到进水口淹没深度、流量对产生涡流的影响,提出了四条克服比尺影响的建议。     

青西油田窿六区块裂缝型储层流体性质判别

青西油田窿六区块下沟组裂缝型储层非均质性强、边底水突进严重,常规流体性质判别方法效果差.研究区储层基质物性差,电阻率较高;裂缝倾角以高角度为主,造成双侧向主要呈正差异.在此基础上建立储层分类标准,计算裂缝孔隙度,最终提出2种新的裂缝型储层流体性质判别方法:储层级别-深侧向电阻率交会法和裂缝孔隙度-深侧向电阻率交会法.这2种方法同时考虑了裂缝和流体性质对双侧向电阻率的影响,用来判别基质电阻率相对固定且裂缝倾角单一的裂缝型储层流体性质具有较好效果,研究区实际判别符合率均大于90%.     

高地层倾角油藏高低部位油井液量配比研究

在高倾角断块油藏中,受重力作用影响,高、低部位油井开发效果差异大。运用物理模拟实验分析了地层倾角对高、低部位油井开发效果的影响,推导了考虑均衡驱替的水驱断块倾角油藏高、低部位油井产液量配比计算方法,并通过与数值模拟结果对比,验证了油井产液量配比计算方法的准确性。研究发现：随着储层倾角的增加,高部位流线变少、水驱波及区域变小、采出程度变低。随着储层倾角增加,达到均衡动用所需的油井产液量配比(高部位油井产液量与低部位油井产液量比)增加。在相同储层倾角的情况下,随着原油密度和注水强度增加,倾角对达到均衡驱替所需的油井产液量配比的影响变弱,油井产液量配比降低。该研究对高倾角断块油藏均衡开发具有指导意义。     

节理岩体中隧洞开挖的渐进破坏模式

节理岩体中隧洞的破坏模式与节理属性密切相关．基于一个能描述多组节理的岩体模型,采用数值模拟技术研究了节理倾角和侧压力系数对节理岩体中隧洞破坏模式的影响结果表明,节理岩体中隧洞的破坏模式受节理倾角控制．在较小节理倾角下,主要表现为肩部岩体的弯曲断裂、节理之间的分离和边墙岩体的压碎;在较大的节理倾角下,主要以边墙岩体的压碎和节理之间层状岩体的滑移为主侧压力系数亦影响隧洞破坏模式,在较小的侧压力系数下,隧洞破坏主要受节理倾角影响;随着侧压力系数的增大,其破坏主要受构造应力影响．这些结论可为隧洞支护设计和施工提供参考     

高邮凹陷阜一段差异成岩作用及成因

高邮凹陷阜一段处于不同成岩阶段的储层出现了大致相同的成岩矿物的成岩现象,通过对目的层成岩阶段、成岩现象分析,结合构造、盆地流体等因素,提出差异成岩原理,认为当地层倾斜角度不大时,同一时代的地层往往处于相同的成岩阶段;早期成岩阶段的产物可能会在晚期成岩阶段中残留;当地层倾角较大时,同一时代的地层可能处于不同的成岩阶段,深部成岩流体的向上流动使浅部处于早期成岩阶段的储层具有晚期成岩现象.     

固定锥形阀特性参数及流动特征的仿真分析

固定锥形阀应具备良好的水力特性以满足管线系统中不同工况的调流和消能要求,以DN1200锥形阀为研究对象,利用计算流体力学(computional fluid dynamics,CFD)方法分析不同开度下的稳态工况及开、关阀过程的瞬态工况,通过对比流量系数、流阻系数、排放系数、汽蚀系数、消能率等阀门特性参数及套筒闸的动静态不平衡力和阀内流场分布等,全面分析了固定锥形的水力特性。结果表明,流量系数和排放系数具有较好的线性特性,其过流能力随开度增大而线性增加。流阻系数和消能率曲线的变化趋势相同,小开度时对水流的流动阻碍和能量损耗作用明显,开度增大后流阻系数和消能率迅速减小。汽蚀系数表征实际工况中的汽蚀可能程度,在设计流量工况下,各开度对应的汽蚀系数呈抛物线变化趋势。另外,由于流动和启闭同在轴向,故套筒闸主要受到轴向的不平衡力;稳态不平衡力与水流方向相同,而开关阀过程的瞬态不平衡力均与水流方向相反,且关阀力略大于开阀力。最后,分别以各开度下的压力、流速、湍动能和湍流耗散率等流场分布对固定锥形阀的流动规律进行说明。     

裂缝-孔隙型双重介质气藏开发影响分析

为了研究裂缝孔隙型双重介质气藏开发特征,建立了考虑应力敏感、气体滑脱效应和高速非达西流的裂缝孔隙型双重介质气藏渗流模型,通过数值模拟分析了不同渗流效应对气井生产的影响。结果表明,当窜流系数大于等于10^-6时,双重介质气藏与等效均质气藏的生产特征基本一致,此时可以运用分析均质气藏的方法和理论来研究双重介质气藏。气井生产早期,应力敏感对井底压降和稳产期的变化规律影响不大;气井生产中后期,应力敏感作用增强;窜流系数越小,应力敏感对井底压降的影响越早表现出来,对稳产期的影响也就越大。气井生产初期,高速非达西渗流对井底压降影响很小,气井生产中后期,高速非达西渗流对井底压降的影响增大;窜流系数越小,高速非达西渗流效应影响越早显现出来,对井底压降和稳产期的影响也就越大。裂缝孔隙型双重介质气藏虽然存在气体滑脱效应,但由于储层及井底压力相对较高,气体滑脱效应对裂缝孔隙型双重介质气藏气井生产的影响很小。     

储层压力下氮气泡沫封堵性能影响因素研究

 储层压力对泡沫产生的封堵能力影响较大.为了研究泡沫在实际储层压力下封堵性能的影响因素,实验设置10MPa的回压模拟泡沫生成的环境压力,以氮气作为气相介质研究储层压力、气液比、渗透率、含油饱和度、地层倾角等对泡沫封堵性和稳定性的影响.实验结果表明,储层压力影响泡沫的封堵性能,压力越大泡沫产生的阻力效应越小.在一定的储层压力下,存在最佳的气液比,使得泡沫产生的阻力效应最强.储层的孔隙结构影响泡沫的存在形态,渗透率越高的储层中泡沫的封堵作用越强.低含油饱和度情况下,泡沫仍能产生一定的封堵作用,但是封堵有效期很短,因此氮气泡沫可以在低含油饱和度储层中形成暂时封堵.泡沫在存在倾角的储层中更易均匀分布,产生的封堵阻力越高,同时也说明泡沫在垂向上的封堵能力更佳.     

倾斜煤层沿空留巷力学模型分析

倾斜煤层走向长壁开采沿空留巷,可以采用区段上行式留风巷方案或区段下行式留机巷方案.为了研究二者顶板活动的差异,利用叠加连续层板模型和顶板载荷条带分割法,考虑煤层倾角的影响,得出了相应条件下的巷旁支护阻力计算公式.对比分析表明,巷旁支护所需支护阻力留机巷时比留风巷时大;采用风巷留巷,巷旁支护阻力随煤层倾角α增大而减小;采用机巷沿空留巷,巷旁支护阻力随煤层倾角α增大而增大,但当α大于采空区冒落矸石自然安息角时,考虑矸石堆积支撑作用,有利于降低巷旁支护阻力.研究结果为倾斜煤层沿空留巷时区段开采顺序的选择提供一定参考依据.     

应力敏感性低渗透地层渗流规律研究

基于低渗透油藏渗流特征,针对具有应力敏感性的低渗透地层垂直裂缝井,采用三线流分析方法,建立了带有启动压力梯度和渗透率变异系数的渗流数学模型。应用此模型可描述裂缝内和地层内的渗流规律,计算结果表明随着介质变形系数的增大,井底压力-流量关系曲线逐渐偏离线性关系,介质变形系数越大,在相同的井底压力下,渗流流量越小;同时,随着介质变形系数的增大,地层压降幅度也增大,任一流量下,介质变形系数越大,靠近裂缝面位置处的地层压降幅度也越大。     

断层产状对围岩稳定性影响的敏感度分析

岩体裂隙及断层破碎带等地质结构面对地下洞室围岩稳定性具有重要的影响,断层破碎带与洞轴线的相对空间位置是一关键因素.以西南某水电站导流洞为工程背景,采用数值模拟手段来研究断层走向及倾角对隧洞围岩稳定的影响.计算结果表明:断层走向越小,倾角越大,洞周围岩的稳定性越好;应加强断层附近洞顶和洞底的支护措施.研究成果可以为类似工程的布置和设计提供理论依据.