跌坎消力池尾坎坡度对泄洪消能影响的三维数值模拟

采用的k-ε双方程紊流数学模型与VOF法追踪自由水面,对中低水头胸墙闸坝式跌坎型消力池在三个尾坎坡度下的泄洪消能进行了三维数值模拟研究.模拟计算了正常和设计水位情况下三种局开运行工况的消力池水力特性,获得了消力池底板压力、流场分布、沿程水面线、紊动能及紊动能耗散率等水力参数的变化规律.数模计算结果显示,尾坎坡度对消力池的泄洪消能效果较为敏感.尾坎坡度变陡会明显提高消能效果,对来流无推移质的消力池可适当加大尾坎坡度,有助于提高消能率及适当缩短消力池长度,但尾坎坡度越大,出池水流向上壅水的趋势越明显,如果尾坎下游河道水位偏低,则出池水流可能形成较明显的二次跌落,对尾坎后河床造成一定的冲刷,因此消力池的尾坎坡度需要结合下游河道水位情况综合考虑,做到在提高消力池的消能率的同时,尽量避免出池水流较大的二次跌落,确保出池水流与下游河道水流平顺衔接.论文研究成果可供类似工程参考.     

不同入水仰角对底流跌坎型消力池水力特性影响试验研究

采用水工模型试验对跌坎型底流消力池这一较新型的底流消能方案进行研究.重点研究反弧段不同的入水仰角角度,对跌坎消力池内的水流特性及消能效果的影响.研究表明与跌坎相接的反弧段仰角为5°～10°时,可以使消力池内水流更快趋于平稳,降低临底流速,并减小底板所受冲击压力和防冲保护难度.论文研究成果对如何确定跌坎消力池反弧段挑角角度具有工程意义.     

软基上溢流坝下游消能设施水力特性研究

介绍了过坝水流的水力特性,分析了Ⅰ型消力池和Ⅱ型消力池过坝水流的水力特性。     

螺旋式孔口管道消能装置水力特性试验研究

管道消能是有压输水系统中的重要组成部分,消能装置的结构要素、水力特性及消能效率是消能装置设计和运用的主要依据。提出了5种较为适用的消能装置,并在试验研究的基础上,重点论述了螺旋式孔口消能装置的水力特性,分析了消能机理和消能效率。     

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,...     

泄水建筑物中突扩突跌体型侧墙上的水力特性

为保证池水建筑物侧墙的稳定与安全,通过模型试验研究了突扩突跌体型的侧墙上的水力特性。采用比尺为1¨30的水工模型,在高流速条件下观测了侧墙水流流态、通气量、掺气浓度及时均压力分布。试验细部结构特征,发现侧空腔内的反射回漩流和突扩弧形面上的白色蚀带。侧墙等压线分析发现:侧墙水流冲击带是引发或影响各种侧墙水力特性的主导因素,冲击带水流向上游反射,缩小了侧空腔的有效通气面积;冲击带水流的折冲作用,可能诱发侧墙空化空蚀破坏。     

90°弯道T型丁坝水力特性和数值模拟研究

利用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和k-ω涡粘紊流模型,研究在无丁坝、直线型丁坝、T型丁坝三种工况下90°弯道水流中的水力特性.研究结果表明:与直线型丁坝相比,T型丁坝下游形成的回流区长度约缩短15%,宽度约缩窄25%;对水面壅高、横纵比降的影响程度较小,且将横向环流移向河道中心,更加合理的减轻环流对岸边的水毁破坏;河床切应力突增率低于直线型丁坝,强度顺河道向下游衰退更快.综合比较,T型丁坝是一种优于直线型丁坝的坝型.     

溢洪道消能方案研究进展

将国内外有关溢洪道消能方案的研究成果进行了归纳和总结,着重探讨了挑流消能、底流消能和阶梯溢洪道消能,并介绍了一些新型的消能方案和模型试验成果。     

突扩管分离流场的数值模拟

边界突然扩大的流动在管道输运工程中是一种常见的流动现象,管道的设计对节能及生产成本的降低起着至关重要的作用.利用计算流体力学(CFD)中的FLUENT软件对突扩管路牛顿流体层流情况进行数值模拟,并通过后处理软件Tecplot和Origin对模拟结果做了数据处理,给出了不同雷诺数和不同突扩比情况下的突扩管分离流场的流线图,分析了它们对突扩管流的影响.结果可以很好的反映突扩管流的基本特征,为工业生产中常见的此类问题的研究提供了理论依据和分析方法.     

圆断面水平管道内水跃的消能系数

在定义管道内水跃的消能系数为水跃单位能量损失与跃前断面水流原有单位能量的比值的基础上,推导出计算消能系数的基本公式,并分析了它的规律性。可供学者或旨在应用管道内水跃消能的工程设计者参考使用。     

圆断面倾斜管道内平面水跃消能系数分析

在定义水跃消能系数的基础上，推导计算圆断面倾斜管道内平面水跃消能系数的公式，并分析了它的基本变化规律。     

矩形断面水平管道内平面水跃消能系数分析

通过对矩形断面水平管道内平面水跃消能特性研究,建立起消能系数的理论公式,和通过实验研究所得经验公式,分析了水跃消能系数的变化规律。证明建立在实验基础上的消能系数经验公式是符合实际的,可供工程设计参考。     

水跃消能对闸基渗流稳定的影响分析

水闸泄洪时,下泄水流的势能转化为动能,导致出闸水流的流速增加和水面下降,从而形成附加渗透水头．研究了闸孔泄洪条件下水跃区附加渗透水头对闸室基底渗流稳定的影响,结果表明：为保证工程安全,在进行闸基的防渗布置时不仅要考虑静态渗透水头的作用,还应考虑下泄水流水位变化所引起的附加渗透水头对闸基渗流稳定的影响．提出了减小附加渗透水头的工程措施,冒水孔应设置于消力池末端,而将消力池前段设为不透水底板,以利用跃后高水来提高渗流出逸点的压力水头,从而达到减小附加渗透水头的目的．     

淹没水跃的数值模型

在许多含有回流的复杂紊流剪切流中,回流区域内的平均流速分布与紊流脉动强度分布具有某种共同特性.根据这一性质,作者提出回流副层概念.同时,作者还把淹没水跃视为在逆压梯度下含有表面旋滚的附壁紊射流,利用回流副层概念,建立了一个淹没水跃的模型,提出其相似的断面流速分布式;并用流带积分进行数值计算,从而得到速度、长度比尺的沿程变化.数值计算结果与实验结果进行了比较,符合较好.     

竖井进流水平旋转内消能泄洪洞的数值模拟

通过选取三种不同的紊流模型,结合自由水面处理技术的VOF方法,采用不同的壁面函数法、不同的计算区域网格划分精度和不同的进出口边界条件处理方法,成功地模拟了竖井进流水平旋转泄洪洞的水力特性,并对不同紊流模型和不同数值模拟条件与方法的计算结果与模型实验的结果进行了对比分析。分析结果表明,采用Realizablek-ε紊流模型能更好地模拟这种具有高紊动、强剪切和强旋转,并带有自由表面的竖井进流水平旋转空腔环流的水力特性。     

竖井进流水平旋转内消能泄洪洞流场数值模拟

应用雷诺应力模型，模拟了竖井进流水平旋转内消能泄洪洞空腔环流的水力特性。数值模拟与试验结果比较表明，雷诺应力模型模拟水平旋流泄洪洞的水力特性是可行的，泄洪洞底部压强沿程呈减小变化规律并与实测值一致；轴向流速沿径向呈峰值靠近壁面的抛物线分布，切向流速呈强迫涡和自由涡的组合涡分布，自由涡占大部分区域，轴、切向流速模拟值与实测流速值均符舍得较好。并计算和分析了空腔环流的压强等值线、湍动能、湍动耗散率、旋流夹角等的沿程变化，揭示了竖井进流水平旋转内消能泄洪洞空腔环流的一些特有的水力特性。     

水压爆破的数值模拟

采用LS-DYNA有限元模拟方法建立了水压爆破模拟模型,并对水压爆破进行了数值模拟。提出了水压爆破壁体受首次冲击波、底板反射压缩波、对面壁体反射压缩波和气泡脉冲等四种荷载作用的观点,为水压爆破准静压作用的原理提供了依据。     

水压爆破的数值模拟

采用LS-DYNA有限元模拟方法建立了水压爆破模拟模型,并对水压爆破进行了数值模拟。提出了水压爆破壁体受首次冲击波、底板反射压缩波、对面壁体反射压缩波和气泡脉冲等四种荷载作用的观点,为水压爆破准静压作用的原理提供了依据。     

低渗透油田水力压裂垂直缝增产效果数值模拟评价

用三维三相全组份油藏数值模拟器对低渗透油田有水力压裂垂直缝井的自然能量衰竭式开采过程进行了预测 ,并与不压裂的自然能量衰竭式开采过程进行了比较 .结果表明 ,考察水力压裂垂直缝增产效果应从两个方面进行 ,即 :1 .瞬时地考察井的产量 ;2 .动态地考察生产过程 .水力压裂垂直缝在前期提高了井的产量 ,随着时间的进行 ,其效果逐渐减弱 ,最后消失 .这不仅仅是传统上认为的裂缝闭合造成的结果 ,而是因裂缝改变了渗流场造成的 ;水力压裂垂直缝提高了开采速度 ,但对采收率的影响微乎其微 ,利用物质平衡方法对其进行了分析 .水力压裂是改善低渗透油田生产效果的一种有效方法