水利枢纽下游水体溶解气体饱和度预测方法研究

泄水建筑物过流水体剧烈掺气,水气两相间气体质量交换迅速而充分时,可以假定下游水体溶解气体饱和度达到最大值.在此基础上,考虑电站和泄水建筑物过流水体均匀混合后的溶解气体超饱和特性,建立水利枢纽下游水体溶解气体饱和度的预测方法.对哥伦比亚河流域4座水利枢纽和三峡工程溶解氧实测资料进行的验证计算表明,该方法的计算结果均与实测资料相近,且应用方便,可在实际工程中推广.对三峡工程典型库水位下大坝下游水体的溶解氧饱和度的预测计算表明,发生百年一遇以下洪水时,黄陵庙断面的溶解氧饱和度不超过140%;发生百年一遇以上大洪水时,需要在防洪调度的同时进行生态调度,以减免超饱和对水生生物造成的影响.     

泄水建筑物水流掺气复氧数值模拟

为了深入地认识泄水建筑物掺气水流的复氧过程,该文应用水气两相流混合模型计算了包括水垫塘在内的泄水建筑物水体的掺气浓度、流速、紊动粘性系数等特征参数。应用气泡界面传质理论建立了掺气水流的溶解氧对流扩散方程。不同试验工况的结果验证了掺气复氧数学模型的合理性和可靠性,表明该模型符合坝身泄流的特点,充分体现了过坝水流对大气的卷吸与紊动混掺。     

大坝下游水体溶解气体浓度超饱和模型研究进展

大坝泄水建筑物过流水体强烈掺气容易导致下游水体中溶解气体(TDG)浓度超饱和,使下游一定水深处的水生生物遭受气泡病的危害,因此有必要对大坝水垫塘内强紊动水体的气液传质问题进行研究.本文对国内外TDG浓度超饱和模型的发展进行了简要的评述,分析总结了TDG输运方程、气液双流体模型、气泡界面传质系数、传质面积、气泡直径、掺气浓度和有效饱和浓度等的研究进展及其优缺点.其突出的问题是对气泡动力学认识不够,气泡数量、气泡聚并与破碎、气泡尺寸、气含率和气泡速度的求解仍存在诸多假设和尚需实验验证的系数.预测模型发展受到湍流模型、气泡表征方法和TDG输运方程的限制.本文为更好地完善水体TDG浓度超饱和模型提供了参考和依据.     

台阶式泄槽溢洪道的典型设计及特点

本文通过对典型台阶式泄槽溢洪道的工程设计,介绍了判断泄槽水流流态及分离流等相关参数的计算方法,并总结了台阶式泄槽泄洪溢洪道适应地势较陡、消能率高及节省投资的特点。     

阻水介质对过饱和总溶解气体释放过程影响的实验研究

随着大量高坝的建成运行,泄水引起下游水体中总溶解气体(Total dissolved gas,TDG)过饱和可能致使鱼类患气泡病甚至死亡.考虑到TDG过饱和的泄洪水流在下游河道的输移过程中常伴随河滩地植被被淹没现象.为探讨过饱和TDG的快速释放的恢复技术,以立柱为阻水介质模拟滩地植被,设计开展了不同排列型式、不同疏密程度、不同介质表面粗糙程度条件下的阻水介质作用下过饱和TDG释放过程研究实验,结果表明阻水介质的存在对加速过饱和TDG的释放速度效果显著,过饱和TDG释放速率随阻水介质排列密度的增加、介质表面粗糙程度的增加、介质外观不规则程度的增加而增加.该研究为探讨利用阻水介质加快过饱和TDG释放提供了科学依据,并为减缓TDG过饱和不利影响的措施研究提供新思路和参考.     

过网坝水流的流场及其内部结构

工程实践中越来越多地运用一种新型的透水整治建筑物—网坝.为了查明网坝后水流及其泥沙运动的基本规律,为将来定量计算网坝后淤积提供数学力学模型,本文应用流体力学自由紊流的研究成果,建立了网坝后流速场方程;利用紊流力学理论阐明网坝后水流内部结构,揭示了夹沙水流过网坝后泥沙淤积的机理;最后,著者在悬移质泥沙运动中引入"紊动衰减"和"悬移质运动所需能量取自紊动动能"这两个概念,导出网坝后水流夹沙能力的数学力学模型.     

高能气体压裂火药燃烧及射孔泄流规律的研究

高能气体压裂的压力—时间过程决定了所形成的裂缝几何形态和对套管及水泥环的破坏程度,而火药的燃烧规律和流体通过射孔孔眼的泄流规律是影响压力过程的两个决定性因素。本文基于火药平行层燃烧规律及泄气条件对密闭容器压力公式进行了修正,用因次分析法导出了泄流规律的形式,并将火药燃烧与孔眼泄流结合起来逐步计算瞬时压力过程。通过对数值计算结果的分析讨论,为高能气体压裂装药设计提供理论依据。     

三峡电站调峰期间下游河道通航条件研究

对三峡电站担负日调节和葛洲坝枢纽反调节的几种设计方案，根据实体模型试验和数值计算研究资料，通过对通航水流条件的分析，论证在两坝间和宜昌河段万吨级船队可通行无阻，葛洲坝枢纽反调节库容足够。     

葛洲坝水利枢纽工程对宜昌河段水文水力特性的影响

根据葛洲坝水库蓄水前后宜昌水文站水文实测资料,分析了葛洲坝水利枢纽工程对宜昌河段水位-流量关系、断面形状和水位变化规律的影响.结果表明,葛洲坝水库蓄水后,宜昌河段水文水力特征变化符合惯性区理论,洪水波运动形式发生变化,坝前水流流速降低,水流挟沙能力和推移力下降,水库淤积现象加重,下泄水流中的含沙量下降,宜昌河段推移质输入减少,下泄水流对河道的冲刷能力增强,原有的冲淤平衡被打破,河床质变粗,断面形状不断变化,宜昌河段河床下切、水流能量增大、流速增大,同流量情况下的水位较天然河道有所下降.     

红枫湖水库水体溶解硅的垂直分布特征初步研究

以红枫湖水库为研究对象,测定10个点位不同深度水体中溶解硅质量浓度并初步探讨其垂直分布特征.结果表明:(1)红枫湖水库水体溶解硅大体呈现出表层质量浓度低,底层质量浓度高的垂向分布特征,北湖湖心、坝前积累区和南湖湖心除外;(2)河口和坝前积累区溶解硅质量浓度平均值相对较高,而过渡区和水流下游区相对较低.红枫湖水库水体溶解硅质量浓度的分布特征与硅溶解时间和迁移沉积有关,还可能与水库地形、水文状态、采样点位和水体污染等因素有关.     

Numerical Simulation of Dissolved Oxygen Supersaturation Flow over the Three Gorges Dam Spillway

<正>Introduction Since the Three Gorges reservoir started to store water in 2003, the strong turbulence in the water flow from the flood discharge has increased the mass transfer from the air to the water jets, which greatly increases the dissolved oxygen (DO) concentrations downstream.     

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。     

小挑角跌坎加浅水垫消力池水力特性试验

为了解决大单宽、低弗劳德数、上下游水位变幅大、运行方式多变的闸坝工程中存在着消力池适应性差、运行方式不灵活的难题,以汉江旬阳水电站工程为例,通过多种消力池消能方案的水力特性对比试验,提出了小挑角跌坎加浅水垫消力池方案.该方案出闸水流经小挑角跌坎调整扩散后,各工况均能在消力池内形成淹没水跃,出池水流平稳、无跌落,与下游衔接自然,消能效果较好,闸门开启运行组合及开启方式灵活.     

溢洪道贴角斜挑坎挑流水舌水力特性研究

溢洪道出口挑坎体型的设计会依据工程的需求而有所不同.通过模型试验和数值模拟结合的方法,将常规的斜切式挑坎与加贴角的斜切式挑坎的水舌形态、水舌挑距、挑高、水舌及下游紊动能和紊动能耗散率进行比较分析,得出了加贴角后斜挑体型的新的特征.对于狭窄河道大交角溢洪道,加贴角斜切式挑坎能够使挑流翻转偏向一侧,有利于挑流的归槽,减小了入水宽度和对单侧岸坡的冲刷,且挑流在空中运动时紊动剧烈,砸落水垫时紊动能耗散迅速,有利于下游消能防冲.     

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．     

关于油雾润滑中油雾浓度的影响因素分析

通过对雾化装置进油管口的流动过程进行流体力学特性分析,并以此为基础建立了油雾浓度的数学模型,经理论分析获得了影响油雾浓度的主要影响因素,即介质温度与喉部压力等.并通过实验测试获得了这些影响因素的数据并绘制出实验结果曲线,结果表明:润滑油温度在50~60℃、气温在60~80℃时雾化效果最好;空气压力在180~240 kPa之间最佳.     

消力池尾坎体型对水跃特性的影响

底流消能是水利工程中常见的消能方式之一.本研究以斜坡+竖直坎的消力池尾坎组合为研究对象,设计出9种消力池尾坎体型(不同坡度、不同竖直坎长度),研究尾坎体型对消力池内水跃特性的影响.通过数值模拟,获得了设计工况下各个体型的水面线、消能率、水跃长度、临低流速和尾坎压强分布特性.通过对比分析发现,竖直尾坎的长度直接影响水面线、消能率等水力特性.研究结果表明,通过数值模拟可以提高研究效率,并为实际工程的消力池设计提供重要的参考依据.     

推钢式板坯加热炉流场、温度场和浓度场的模拟研究

针对推钢式板坯加热炉,建立加热炉内气体流动、燃烧和传热过程数学模型.采用计算流体力学(CFD)商业软件Fluent模拟得到加热炉炉内的温度场、流场以及反应物和生成物浓度分布.结果表明:通过预热空气至350℃和预热煤气至50℃,平均炉温能够达到1300℃,满足钢坯加热温度要求.由于加热炉结构复杂,使得炉内有明显的回流,预...