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。     

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。     

差动式挑流鼻坎的气蚀特性

差动式挑流鼻坎消能效果好,但易于发生气蚀。本文从气蚀的机理出发,从观测齿坎水流现象及分析负压的成因入手,通过试验验证,找出挑角差是影响齿侧负压极值的一个主要边界因素。在35组时均负压、6组脉动压强、5组初生气穴数的试验资料基础上,得出了齿侧时均负压、脉动压强及初生气穴数随挑角差的变化规律;据此,本文提出了一个“免气蚀临界挑角差”的概念。对于矩形差动式鼻坎,本文给出了免气蚀临界挑角差与坝高以及单宽流量的关系曲线;对于梯形差动式鼻坎,文中则另给出修正关系式。这些关系可用于判别气蚀发生或选择免气蚀参数。本文还对差动式挑流鼻坎的其他一些免气蚀措施进行了试验探讨。作为应用实例,文后着重对柘溪差动式鼻坎进行了验证讨论。     

河床式水电站厂房地震荷载特性及其抗震研究

河床式水电站厂房的抗震能力关系到水电站安全稳定运营的状态,本论文从河床式水电站厂房地震荷载特性的角度切入分析,分析了厂房的地震荷载特性,并在此基础上探讨了厂房的抗震设计措施,从结构振动控制技术分析了厂房的抗震结构控制措施,对于进一步提高河床式水电站厂房的抗震结构设计和抗震能力具有一定的借鉴意义。     

那兰水电站溢洪道设计

那兰水电站工程枢纽由混凝土面板堆石坝、岸边式溢洪道、引水发电系统及冲沙建筑物等组成,布置紧凑。溢洪道为岸边开敞式建筑,是枢纽唯一的泄洪建筑物。溢洪道沿线地质条件差,泄槽段基础有F2断层通过,岩石较软弱,消力池位于断层破碎带上,地基强度不够,抗冲刷能力弱,采用底流消能。还存在消力池高边墙稳定问题,设计难度较大,进行了水工模型试验及地基承载力原位试验研究,采取了基础处理措施,以确保电站的安全运行。     

兰督水利枢纽溢洪道挑流鼻坎体型试验研究

兰督水利枢纽溢洪道泄洪的水流与河道正交、顶冲回流、消能防冲等问题较为突出，本文在理论计算的基础上，通过水工模型试验优化、检验、设计出较完整的扩散扭曲挑流鼻坎体型，与原设计的单侧平面扩散舌形挑流鼻坎体型相比，坎后水流流态及消能效果有了很大的改善。     

台阶式溢洪道消能规律试验研究

为研究台阶式溢洪道消能变化规律,结合某水库实际工程,采用水工模型试验的方法,对不同水力条件下台阶式溢洪道的水流流态、消能特性进行了研究。结果表明:台阶式溢洪道水流流态根据上游来流量和台阶尺寸的不同可分为滑行水流、跌落水流和过渡水流;台阶式溢洪道消能率随流量的增加而减小,并随坝高的增加而增大,改变台阶尺寸对消能率基本没有影响;在较小流量时台阶式溢洪道消能率可达到90%以上,说明台阶式溢洪道具有很好的消能效果。     

水电站厂房地震荷载分布规律的研究

本文通过理论分析、实验研究及计算归纳,得到了坝后式、引水式及河床式水电站厂房地震加速度分布系数的分布规律,给出了其地震荷载的计算方法。从而大大简化了水电站厂房地震荷载的计算。所得结果与美国规范规定的数值相符。     

立洲水电站表孔体型优化试验研究

立洲水电站具有河谷狭窄、落差较大、单宽流量也较大等特点,泄洪消能是该水电站的设计和建设中非常突出的关键性技术问题.立洲水电站采用拱坝的1个中孔、2个表孔和水垫塘消能.如果表孔体型优化不当,会造成泄流能力下降,落水冲击岸边,水垫塘底板冲击动压大,泄洪雾化严重.经诸多方案的试验比选,最终推荐方案使坝身表孔水流沿程横向收缩、纵向扩散,在空中呈窄而高且长的流态,从而与中孔的水股互相穿插而不发生碰撞或少碰撞,减弱了因水流空中碰撞所造成的泄洪雾化,落水不再冲击岸边,同时使水垫塘底板冲击动压处在较低的范围内.     

陆丰市牛角牯水库溢洪道设计中几个值得注意的问题

溢洪道是水库枢纽中的主要建筑物之一,它承担着宣泄洪水,保护工程安全的重要作用。溢洪道在坝体以外的河岸上修建称为河岸溢洪道,当拦河坝是土石坝时,几乎都采用河岸溢洪道;在薄拱坝或轻型支墩坝的水库枢纽中,当水头高、流量大时,泄洪亦以河岸溢洪道为主;在重力坝的水库枢纽中,当河谷狭窄,布置河床坝顶溢流与坝后电站有矛盾,而河岸又有适于修建溢洪道的条件时,也要靠河岸溢洪道泄洪。因此,河岸溢洪道的应用是很广的。     

关于挑跌流对河床的动水压力及基岩的防护问题

挑跌流消能是我国泄水工程最为普遍采用的消能方法。但高速水流对基岩或岸坡的破坏以及对建筑物影响—这些带有根本性的问题一直难以弄清楚。本文从水力学的随机过程论的观点,结合我国设计中的最高拱坝和最大水电站二滩工程的消能防冲实验研究探讨了挑跌流水流对下游河床的动水作用力和可能造成基础破坏的水力学机理。结论认为,挑跌流所形成的巨大压力脉动是基岩或护坦板破坏的根本原因;并根据实验资料分析给出影响脉动压力大小及特性的基本要素和简单地评价挑跌流消能防冲的基本标准以及讨论了提高防冲措施的途径。     

河岸式弯曲溢洪道水力研究

本文是水工结构实验室为解决我国某水利枢纽弯曲溢洪道水流情况而进行的模型实验,将实验结果整理而写成的。其内容包括溢洪道面上水流研究,导流墙受力与封水流影响的研究,扬水结构形式与下游局部冲刷情况的研究等。并初步研究了下游弯道上流速分布的情况。这些水流现象还有待於作进一步深入的研究。本文提出作为对这些问题感兴趣的同志们作进一步研究时的参考材料。     

基于原型观测的厂顶溢流式水电站厂房结构振动特性研究

以某水电站灯泡贯流式机组的厂顶溢流布置型式为对象,利用原型观测数据结合有限元计算、小波包分析方法等,研究这种新型结构的厂房振动情况.首先,建立动力分析有限元模型,分析厂房结构的自振特性,并对可能振源进行共振校核;在此基础上,分析不同工况下机组振动和厂顶溢流对厂房结构的影响,并对振源特性与敏感结构相关性进行分析.结果表明:狭缝射流、转轮叶片振动以及协联关系不正确引起的振动与上、下游闸墩顺河向及侧盖板垂向振动可能存在共振问题;厂顶溢流产生的水流脉动对厂房及机组各向振动的影响微弱;机组振动为厂房振动的主要振源,这在水平顺河向的能量传递上表现得更为明显.     

柘林水电站消能掺气墩的原型振动试验与动力响应计算

消能掺气墩是新型消能结构,已成功地应用于江西柘林水电站泄洪建筑物之中。为了对消能掺气墩的动力特性作出评价,本文按三维有限元法,采用SAP-5动力分析程序,计算了该结构的前15阶固有频率与振型,并进行了原型振动试验,用共振峰值法测出了结构的八阶固有频率。测试了泄洪水流冲击作用下结构的动态位移、加速度响应,又根据水流脉动压力观测资料,加以分析整理,输入到SAP-5程序之中,按振型迭加法计算了结构的位移响应及动应力历程。校核了结构的疲劳强度。     

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,...     

收缩式消能工的研究现状及进展

为了总结新型组合式消能工在高坝建设发展中的可利用性及重要性,综述了收缩式消能工与其他消能工联合运用的结构、原理和工程应用.收缩式消能工由于其水流占用宽度较小等特点,与其他消能工联合运用可以解决许多在深狭河谷中修建水利枢纽的泄洪问题.根据不同工程自身的特点,应设计和选用不同的组合式消能方式.     

突扩突跌布置侧墙及底板脉动压力特征分析

为进一步研究突扩突跌体型的脉动压力和空蚀破坏,用三峡泄洪深孔突扩突跌掺气水工模型对侧墙和底板的水流脉动压力进行了详细量测,建立了压力脉动强度σ与壁面剪切应力的关系式。给出了侧墙和底板脉动压力强度系数K的表达式;侧墙冲击点处脉动压强偏离正态分布,底板脉压幅值是时均压力的35%~50%。通过时间积分比尺TE和空间积分比尺Lf的分析,发现侧墙冲击点处的TE值较大,相应的Lf值也较大,冲击点下游TE和Lf很快变小,其规律与频谱分析一致。水流冲击底板处,主频带窄,脉动压力强度大,时间积分比尺值和纵向积分长度比尺也较大。     

水流脉动压力沿缝隙的传播规律

高坝下游基岩缝隙内的水流压力脉动是可能造成基础破坏的一个基本因素。本文讨论了脉动压强在缝隙内的传播规律、相关关系以及计算块体失稳的概率模式。     

竖井旋流式溢洪道消能及空化特性

为解决旋流式溢洪道壁面负压及其产生的空蚀问题,提出一种无通气孔的新型竖井旋流式溢洪道,并通过物理模型试验及数值模拟计算对其消能及空化特性进行研究。研究结果表明:无通气孔竖井旋流式溢洪道利用进水隧洞净空余幅作为掺气设施,使下泄水流卷携大量空气进入竖井内形成稳定掺混空腔,在竖井井壁摩擦剪切作用及旋转水流相互碰撞下,水流紊动加剧,显著提高掺气浓度及能量紊动耗散,有效解决旋流式溢洪道中易出现的空蚀破坏、消能不充分等问题。     

双排式轴向柱塞泵的流量脉动分析

针对轴向柱塞泵为降低流量脉动率而采用奇数柱塞使流量调节范围有限的问题,采用双排柱塞设计轴向柱塞泵,并对双排式轴向柱塞泵的结构及流量脉动特性进行研究.计算、仿真和实验结果表明:在缸质量和体积增大不多的前提下通过增加工作柱塞排数,可使泵的排量增大、流量脉动率减小、流量调节范围扩大.推导出的双排式轴向柱塞泵的理论流量计算公式经过计算机仿真和实验验证与实际接近.