台阶式溢洪道水力特性数值研究

为研究台阶式溢洪道的水力特性,结合某水库实际工程,采用标准k-ε紊流模型模拟溢洪道水流流场,并利用流体体积分数法(VOF)来追踪自由水面,复杂边界形状采用非结构网格进行处理的方法对台阶式溢洪道流场和光滑溢洪道流场进行了模拟。结果表明:数值模拟能够得到较为合理的自由水面和速度场,台阶式溢洪道自由水面高于光滑溢洪道,水流流速则低于光滑溢洪道,且台阶内部存在漩涡。台阶式溢洪道消能率远远大于光滑溢洪道,可见台阶式溢洪道消能效果十分显著。     

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。     

溢共道基本水力特性的研究

溢洪道的水力特性对水库安全运行有着重要的影响。以郭家窖头水库溢洪道水工模型试验为基础,对溢洪道的泄流能力、流速与流态分布以及溢洪道的消能与防冲等水力特性进行了研究。     

弯道弯曲度对水流结构的影响

为研究弯曲型河流中不同弯曲度河段的水流结构及演化规律,对同一曲率半径,同一渠宽,同一水深下,弯道弯曲度分别为30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°的7种矩形弯道内的水流进行了三维数值模拟.研究结果表明,弯道弯曲度对水面超高、主流位置、弯道环流结构均有显著影响.随着弯道弯曲度的增加,弯道内水面超高增大,但纵横比降反而减小;弯道弯曲度越大,主流集中程度越高,弯道出口断面主流区向凹岸偏移程度也越大.随着弯曲度的增大,环流强度也不断增强,环流中心也有向上向凸岸偏移的趋势.     

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。     

悬挂输送机用双铰接链条的结构及其质量的探索

1.分析了双铰接链条的结构特征及链条的主要组成部分;2.对双铰接链条的“节距”提出新的概念及命名;3.研究了十字接头的型式,“双链板”式及“单链板”式的双铰接链条的特点;4.探讨了双铰接链条在垂直面弯道及在水面弯道中的运行特点,以及弯道半径的计算;5.论述了铰链灵活性的特殊重要性。     

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.     

吴家庄水库溢洪道水力计算

介绍了吴家庄水库溢洪道的所在地理位置及布置情况,阐述了溢洪道水力计算,对溢洪道安全监测设计进行探讨。     

大江水库溢洪道消能工优化研究

用水工整体模型试验方法重点研究了广西荔浦县大江水库溢洪道消力池的池长、尾槛高度,池内消能工的作用,以及下游垭口不同开挖程度对泄洪和消能的影响,优化了消能工的型式、尺寸及布置。     

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．     

分流式调压室分流比计算方法

以佛子岭抽水蓄能电站的尾水调压室为例,通过二维水流数学模型计算和水工模型试验得到尾水系统河道典型断面以及调压室的水位流量关系;利用图解迭代方法,对分流式调压室的分流比进行了计算,得出了调压室分流比与佛子岭水库坝前水位的关系,并分析了总流量及坝前水位对分流比的影响;指出了发电和抽水工况调压室分流比的差异.该方法对于用单一方法难以完成的工程水力学问题,具有很好的应用价值.     

蜿蜒河道水流数值模拟及其应用

在蜿蜒河道的水流计算模拟中,提出了以水深为权重的质量集中有限元方法,改进了河床横断面高程变化剧烈的不稳定计算模式.以此方法建立了二维蜿蜒河道水流数学模型,模拟了飞云江中下游河道枯、丰水期大、中、小潮的流动形态,与实测水位、流速和流向资料相比吻合良好.     

溃坝波在弯曲河道中传播的二维数值模拟

为分析溃坝波在天然弯曲河道中传播的特点,建立了跟踪河道走向的正交曲线坐标系,并通过坐标变换、简化和水深积分推导出了曲线坐标系下的二维浅水方程.利用能较好地适应水流间断性质的Godunov差分格式,对控制方程在二维矩形区域上进行离散求解,模拟溃坝波在不同弯曲度弯道中的传播过程.结果表明,该模型能够简便、快速、有效地模拟弯道溃坝波的传播,河道的弯曲会对溃坝波传播的速度以及水面形态产生影响.     

抚仙湖集水域径流过程的观测与模拟

抚仙湖集水域的径流过程包括河道径流、坡面散流和地下径流,各径流间发生水量交换,且同时向湖泊输送污染物。针对这一特点,提出以整体水文过程思路建立径流及物质输移模型,以完整统一的模型模拟整个集水域的径流过程及污染物入湖路径。模拟方法考虑各径流之间的水量交换,能定量区分各径流量及各径流分别向湖泊输送的物质数量,可望深层次地揭示湖泊集水域的径流系统及物质输移路径。设计了相应的野外观测方案,对各径流及降雨量作同步连续观测。观测数据显示,该集水域降雨强度分布不均匀;河道径流量与降雨相关性强,表现出暴涨暴落的特点,反映了山区河道径流特征;北岸农田区地下水埋深较浅,表层土体松散,接受良好的降雨补给。这些成果为观测方案的进一步细化和模型建设提供了可靠的依据。     

确定岩体渗透参数的结构面控制反演法

从裂隙渗流的基本运动方程出发,反求岩体的渗透参数是工程控制论中一类典型的偏微分方程分布参数控制反问题,对于这类反问题常用数值法求解．考虑到结构面控水特点,依据岩体渗透系数张量与结构面产状的基本关系式,提出了一种结构面控制反演法．该方法不仅可以反算出岩体的渗透系数张量,而且可以反求出岩体控水结构面的当量渗透系数、渗透系数张量的主值和主方向,同时应用该方法计算的解具有较好的唯一性．以溪洛渡水电站工程为例介绍了这种数值反演方法在确定岩体渗透参数中的应用．     

长江上游边滩作用下的河道最大冲刷深度

摘 要：长江上游边滩多为卵石推移质边滩,通过查阅长江上游宜宾至重庆段的航道图册,利用模型相似比尺设计了不同临水面坡度的边滩,并采用理论分析和水槽试验结合的方法,研究了两种不同形态的边滩作用下河道的最大冲刷深度。研究发现：同一滩体的相同部位,当水深等水力因子相同时,冲刷深度随着试验流量的增大而增大;水深、流量等相同水力条件下,滩体的临水面坡度越大,对应的冲刷深度越大。本文建立并拟合了长江上游边滩作用下顺直段的最大冲刷深度计算公式。研究结果对于今后研究交错边滩的冲淤变化机理和维护航道安全通行具有重要意义。     

降雨条件下的单裂隙非饱和渗流实验研究

为明确单裂隙饱和—非饱和渗流的基本规律对整个裂隙岩体渗流的作用,利用自行设计制作的单裂隙渗流实验装置,进行了不同隙宽、不同饱和水位、不同降雨强度下的一系列渗流实验,建立了裂隙隙宽与负压、饱和度与负压、裂隙隙宽与饱和度以及负压与非饱和渗透系数之间的实验关系,给出了各参数间的非线性函数式,这些关系式的确立丰富了裂隙渗流理论,为探明实际工程中裂隙岩体非饱和区的渗透荷载分布特征提供了新的有效方法。     

水力压裂多裂缝扩展的近场动力学模拟

为研究页岩水力压裂中多裂缝扩展规律,采用一种结合近场动力学(PD)和有限差分法(FDM)的方法对水力压裂问题建立流固耦合模型。使用近场动力学建立单相固体平面应力问题模型,采用达西定律描述裂隙内流体和基质内流体的流动,对流动区域以损伤程度进行划分,并通过损伤值标定对应的渗透率,采用有限差分法求解得到渗流场压力分布,依据有效应力原理得到位移-压力流固耦合模型。设计了不同间距的两条裂缝,交错的两条裂缝与三条裂缝同时扩展的模拟实验。结果表明,由于缝间干扰,两条裂缝扩展时会发生反向偏转,并且随着裂缝间距减小,偏转越明显;对于两条交错裂缝,随着裂缝扩展,会互相吸引;对于三条裂缝扩展的情况,中间裂缝的扩展会受到限制。可见需要适当增大水力裂缝间距,减小缝间干扰的影响。