潜流方程和戽坎水跃方程参数β的试验研究—旋滚面流消能研究报告之二

一、前言在《旋滚面流消能的初步研究》(以下简称初步研究’)一文中,对溢流坝下游旋滚面流的水流特性及水力计算问题作了初步的论述,并用动量定理导出了潜流方程和戽坎水跃方程。这两个方程可用来选择旋滚面流消能结构尺寸,计算旋滚面流消能上、下限水深,确定消能区间,并对产生潜流的条件及扩大消能范围的措施作了初步探讨。     

降低溢流坝挑流鼻坎高程可能性的探讨

本文通过挑流坝模型试验初步得出：在采用挑流消能方案的情况下容许面流的存在,挑流鼻坎就可以降低。并对挑流鼻坎降低时,鼻坎高程、鼻坎挑角、下游冲坑后坡等问题作了初步探讨。降低鼻坎高程,可节约溢流坝的工程量,对中小型水利建设具有一定意义．     

宽尾墩阶梯溢流坝出闸室水舌下缘挑距水力计算

将宽尾墩安置在阶梯溢流坝上游,形成宽尾墩和阶梯溢流坝面相结合的消能设施,水流具有其独特的特点.结合索风营水电站宽尾墩后接台阶式溢流坝消能设施的物理模型实验和数值模拟结果,对出闸室抛物型跌落射流进行了研究,综合出闸室水流的影响因素给出了水舌下缘挑距的计算关系式,分析了堰面坡度和挑坎高度对挑距的影响,并利用已建类似工程的实验数据进行了验算.结果表明,给出的计算公式可供估算类似工程水舌下缘挑距参考应用.     

低坎分流墩消能工削波机理及其体型设计

为了低坎分流墩消能工的推广应用,以低佛氏数(Fr)水流的表面波浪作为研究对象,在揭示低坎分流墩消能工的削波机理基础上,提出了该消能工的体型设计方法,并将其应用在金鸡滩水利枢纽进行物理模拟验证。研究结果表明,利用经验公式设计出的低坎分流墩消能工,消除了低Fr水流水舌摆动的根源,改善了下游水流流态,下游水流表面波浪较小,削波效果显著。研究成果丰富了低坎分流墩消能工技术,为低坎分流墩消能工技术在实际工程中推广应用提供了理论依据。     

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。     

新型宽尾墩和阶梯式溢流坝面一体化消能工数值模拟

将宽尾墩、阶梯溢流坝和消力池联合起来形成一体化的水工消能设施,充分利用了宽尾墩和阶梯溢流坝的优点,单宽流量比纯阶梯溢流坝可增大数倍.采用k-ε双方程紊流模型对这种一体化消能工进行了三维数值模拟,描述了在索风营水电站应用的X型宽尾墩,给出了模拟得到的大曲率水气交界面、宽尾墩墩体压力、消力池压力及流速分布,并与模型实验结果进行了对比,吻合良好.研究结果表明,X型宽尾墩、阶梯式溢流坝面和消力池一体化设施的消能作用是良好的.     

聚合物浸渍钢纤维混凝土抗空蚀性能的研究

一、概述水利工程中的泄流建筑物(如泄洪洞、溢流坝坝面)及消能设施(如挑流鼻坎、消力池、消力墩、护坦)等,在高速水流作用下,会产生严重的空蚀破坏.我国因建造高坝较多,流速大多在30米/秒以上,甚至超过40米/秒,空蚀破坏相当严重.除从结构设计、施工工艺、运行管理等多方面采取措施外,选用具有高抗空蚀能力的材料,也是研究工作的一个重要方面.     

克林水电站溢流坝消能方案研究

结合"克林水电站拱坝水工整体模型试验"的研究成果,针对拱坝枢纽溢流坝消能方案的选择,进行了深入的分析论述.经研究分析,推荐工程采用了三角形分流墩加二道坝的联合消能布置型式,很好地解决了该类溢流坝的消能防冲问题,取得良好工程效果,具有推广应用的价值.     

左江水利枢纽坝趾消能研究

根据左江水利枢纽工程泄水建筑物体型优化研究成果,对坝趾消能工提出了优化的消能方式,减少了溢流坝消能工的工程量,同时在水流和论证了消能墩使用的可行性。     

差動式消能工

差动式消能功是一种新型式的治能工,消能效果很好,已被广泛采用。但到目前为止这方面的文献仍然不是很多。焦文生同志在]957年在全国力学学朮报告会上所做的关于差动式消能工的报告,給人以很大啓發。我們在1957年及1959年所做的205及朱庄水庫的消能試驗中,对差动式消能功也做了一些試驗分析,在齿坎出射角及齿台与凹槽的寬度比值方面,証实了焦文生同志及E·A扎馬林教授的建議是正确的。在齿坎寬度及齿坎高度方面我們提     

越过连续矩形坎的急流自由水面

本文通过系统的物理模型试验,并结合理论分析的方法,研究了越过连续矩形坎的水面流态及坎前自由水面特性。通过动量方程推导了坎前水跃漩滚流态与急流飞溅而过流态时上游控制断面临界佛氏数的理论公式;证明当水流飞溅而过流态时,上游控制断面佛氏数F_(r0)在2.59～6.99范围内,坎前自由水面与佛氏数F_(r0)无关,是相对坎高的单一函数。得到了坎前自由水面受坎高的影响范围及在此范围内无因次水深与相对坎高的变化规律;探讨了用保角变换法求解坎前自由水面抛射角的半经验、半理论公式。最后,探讨了坎前自由水面的一种计算方法。     

略论水工建筑物空蚀的危害及防治

空蚀的破坏常发生在泄水建筑物,包括泄洪管道,溢流坝和陡槽等的过水表面,闸门槽、反弧段、扩散段,转弯、岔管段、异型挑流鼻坎、消力池的辅助消能设施及闸门井与水洞连接部位。空蚀是强烈空穴的后果,它能使所有材料损毁,其破坏力很大,严重的空蚀不仅会影响泄水建筑物的正常运行,而且需要花较长的时间和较多的经费去维修。因此,应格外重视空蚀的防治措施。     

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.     

低水头缓坡溢洪道挑坎体型优化试验研究

某低水头电站因工程需要采用的缓坡溢洪道挑流消能效果不理想,对右岸岸坡和河床冲刷较为严重.试验研究了两种挑坎体型下出坎水舌形态、落水点及对下游河床的冲刷,推荐采用的差动坎方案能使水流纵向扩散更充分,减轻水流对下游的冲刷,消能效果显著.论文对该类工程泄洪消能设施布置原则进行了总结,对类似工程有借鉴意义.     

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。     

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.     

东平湖二级湖堤八里湾闸消能工设计浅析

八里湾灌排闸始建于1965年,根据工程建设及防洪的需要老闸设防标准已达不到要求,需对老闸进行拆除重建。八里湾闸处于典型的软弱粘土地基上,其消能形式为底流消能,通过对八里湾闸各种工况下的运用分析,进行多方案消能比较,确定八里湾闸的消能方式为二级消力坎式消能。     

混合流消能率的计算与探讨(基本消能方式的综合研究报告之三)

本文提出了混合流消能率的计算式,从而基本上解决了一般边界条件下各种消能方式消能率的计算问题。同时还对消能率的物理意义进行了探讨,提出了消能率、消能负荷率与消能效率之间的联系与区别,有助于具体情况,具体分析。根据分析和计算,证明了一般边界条件下局部水力现象中的消能率E_R是弗氏数F_r、共轭比η=t/h_1、混合比ξ=α/h_1和坎角θ的函数,消能率与F_r成正比,与t成反比,但最具有决定性影响的仍是F_r。在各种消能方式中,以利用淹没混合流的戽流消能所承担的消能量最大,从而进一步证明了在消能防冲上淹没混合流是一种最优越的流态。     

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.     

低水头条件下常用底流消力池的对比研究

低水头消能工常常存在水流佛氏数小、消能效率低等问题,为此常在底流消力池中添加辅助消能工以求达到良好的消能效果.国内外常用的低佛氏底流消力池有USBR-Ⅳ型、ISI型、SAF型和T型等4种型式.文章采用k-ε方程紊流模型并结合VOF追踪自由水面法,通过数值模拟对上述池型各自的消能效果、流态分布、工程造价等方面进行对比研究...