重力坝下游宽尾墩联合消能工三维数值模拟

宽尾墩消力池在水利枢纽工程中已经得到广泛的应用,而中高水头宽尾墩消力池内部流场较为复杂,运用物理模型试验结合数值模拟旨在实现水利工程中消能工体型优化的目的。针对物理模型试验难以得到的详细的各项水力学指标,采用RNGk-ε双方程紊流模型和VOF方法对宽尾墩消力池联合消能工的泄洪流场进行三维数值模拟,获得了泄洪流态、流速、水面线、坝面、闸墩和消力池底板压强的分布规律。数值模拟计算和物理模型试验数据的对比分析研究,两者吻合较好,表面数值模拟分析方法能满足工程需求。     

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.     

索风营电站新型泄流建筑物水力特性分析

索风营电站采用了宽尾墩 阶梯溢流坝的坝面泄流形式，这种坝面泄流形式由我国首创，虽在实际工程中有所应用，但缺少3维数值计算成果．紊流数值模拟计算了在设计水位条件下的掺气情况、压力分布、紊动动能和紊动耗散率等水力特性，表明宽尾墩 阶梯溢流坝的坝面泄流形式使高水头大单宽泄流有了突破性的进展．数值计算时单宽过量已达141m^3／s．m．     

双锥流量传感器的数值模拟与优化设计

以数值仿真和实验两方面研究了一种新型的双锥流量传感器,考察了该传感器的关键几何参数即前锥角、后锥角、等效直径比及槽道长度对流出系数、线性度及相对压力损失等性能指标的影响,并预测得到了1个最优模型进行实流实验标定.采用正交实验法进行CFD数值模拟.分析结果表明:前锥角对双锥流量传感器相对压力损失、流出系数及流出系数线性度有重要的影响;后锥角则对相对压力损失有重要影响.最终实流实验验证结果与仿真计算结果具有良好的吻合度.     

三维盾构隧道开挖面极限支护压力数值及理论解

对盾构隧道开挖面稳定性进行三维弹塑性有限元数值模拟,获得了维持开挖面稳定最小极限支护压力随隧道埋深比及土体强度参数的变化特性.将极限支护压力值表示为土体粘聚力、上覆荷载、土体重度与其影响系数乘积的三项叠加,并通过数值模拟获得了各影响系数随隧道埋深比及土体内摩擦角的变化规律.利用数值模拟结果对三维楔形体模型进行对比验证,结果表明楔形体模型得到的各影响系数在规律上与数值模拟结果相符,但在数值上,土体重度影响系数与数值模拟结果更接近,而粘聚力和上覆荷载影响系数则存在一定偏差.     

宽尾墩消能工的研究进展

宽尾墩是一种广泛应用的收缩式消能工,不同工程需要不同体型的宽尾墩消能工.墩型的选择直接影响水流流态、坝面、宽尾墩的墩体压力,以及消能效果等.该文对宽尾墩消能工的种类,以及各种宽尾墩消能工的消能效果进行介绍.     

矩形截面高层建筑横风向脉动风荷载特性

对不同厚宽比的矩形截面高层建筑模型进行了测压风洞试验﹒研究了横风向根方差升力系数、基底根方差弯矩系数、基底弯矩功率谱的基本特性﹒研究结果表明,根方差升力系数沿高度呈多项式曲线分布;基底根方差弯矩系数随厚宽比增大到一定值后变化不大;基底弯矩功率谱在厚宽比3时只有1个谱峰,厚宽比=3时在高频段时出现了第2个谱峰;峰值频率在厚宽比1时变化不大,此后随厚宽比的增大而减小;以厚宽比为自变量,拟合得到了相应的计算公式.     

溢流表孔预应力闸墩结构三维有限元分析

对溢流表孔闸墩结构应力分布和变形性态的了解与把握是设计中应解决的关键技术问题之一．为确保整个预应力结构在施工和运行中的安全,运用ANSYS有限元分析软件,对某水电站大坝溢流表孔预应力闸墩进行较为全面的应力、变形分析,得到了典型工况下结构的应力应变分布规律．根据计算结果,对闸墩混凝土结构的预应力效果进行评价,分析了结构重要部位的应力规律,并就预应力体系的两种不同拉锚系数设计方案进行对比分析,优化预应力体系设计．全部有限元计算结果为溢流表孔预应力闸墩结构的设计和优化提供了依据．     

风力机扩散放大器的数值分析与风洞实验研究

用CFD技术并使用FLUENT软件，采用二维模型对无叶轮风力机扩散器内部压力场、速度场进行数值模拟和风洞实验．计算不同风速时的渐扩直壁型、渐缩渐扩直壁型、渐缩渐扩前后流线型共3个类型11种不同形式的扩散器动力放大的流量比增益特性，最小截面处流量增加比率；比较不同形状、不同参数扩散器动力放大特性．数值模拟的壁面函数，对应不同风速下用增强壁面处理后的流量比与应用标准壁面函数时的流量比普遍下降，且更接近于实验值．在风洞试验中，测试了渐扩直壁型、渐扩弧线型、渐缩渐扩直壁型、渐缩渐扩弧线型4个不同类型的扩散器．研究表明，数值模拟和测试结果误差为10％左右，说明数值模拟有着较好的可靠性和实用性；扩散放大器在最小截面处的流量比率增益68％，研究结果为有叶轮情况下风力机带扩散放大器的优化设计提供了重要的参考和分析预报．     

排气三通管道分散流流动特性的数值模拟及分析

为减小排气T型三通管道中的局部压力损失,利用FLUENT软件对其分散流动特性进行数值模拟,分析支管与总管流通截面积比、夹角、质量流量比及流体温度对管道总压损失系数的影响规律。结果表明:总管流速和气体温度对总压损失系数影响不大,支管与总管质量流量比却对总压损失系数影响显著;分支管与总管夹角、分支管与总管流通截面比对总管-通支管总压损失系数的影响不明显,但对总管-分支管总压损失系数的影响显著。通过数值模拟和分析建议T型三通管推荐结构为分支管与总管夹角α=45°,分支管与总管流通截面比A3/A1的适宜范围为0.8~1。数值模拟结果与前人研究及试验结果比对,趋势一致,计算精度较高,可为类似汽车排气分流技术开发提供依据。     

汾河二库碾压砼大坝坝面裂缝的分析与处理

汾河二库碾压砼大坝坝面裂缝属于一种工程质量缺陷,其产生的原因有多种。对裂缝的产生原因进行分析,进而研究出解决问题的方案,以减轻对大坝的危害。     

王家坪尾矿库库水顶托对栗西尾矿库渗流稳定性的影响

王家坪尾矿库位于栗西尾矿库下游,其运行后将淹没栗西尾矿库初期坝,进而对栗西尾矿库形成顶托作用,显著影响栗西尾矿库坝体渗流稳定性。基于三维渗流有限元理论,研究拟定排渗方案下,不同库水顶托作用对栗西尾矿库地下水埋深的影响。研究表明,顶托作用对栗西尾矿库主坝体内浸润线埋深影响很小,但对初期坝内水位影响很大。本文研究为其他类似工程的建设提供了有益的借鉴。     

拱坝表面温度裂缝的成因及稳定性分析

结合混凝土材料特性，分析了拱坝表面温度裂缝的成因，对其混凝土温度过程、温度应力过程进行了分析计算。在此基础上，应用线性断裂力学的方法对表面温度裂缝的稳定性进行了分析，提出了相关的结论。     

建基面强度对拱坝应力、变形的影响

建基面是传递拱坝和基岩相互作用的纽带,它的强度直接影响基岩对坝体的约束,从而影响坝体的应力和变形,用非线性有限单元法,以设计中的某高拱为例,分析建基面强度对坝体应力和变形的影响,结果表明建基面强度对坝体应力的影响仅限于建基面附近的局部范围,对最大主拉应力的影响要大于对最大主压应力的影响,建基面强度的降低不会无限地增大坝体的应力数值;建基面强度对坝顶位移的影响较小,但对坝底位移（尤其是顺河向相对位移）的影响较大,当建基面强度较低时,坝底顺河向相对位移随建基面强度的降低而增大。     

材料的各向异性对渗流场的影响分析

在土石坝设计中,材料渗透参数的选取是坝体防渗设计的重要部分,它对坝的渗透稳定起着至关重要的作用.考虑非饱和区的影响,在材料各向异性的情况下,分别对其进行渗流计算分析,计算结果表明:在非饱和区的存在和材料渗透参数的各向异性的条件下,单宽流量明显增大;非稳定渗流下,自由面变化显著.     

碾压混凝土坝碾压层厚对层间面特性影响研究

碾压混凝土坝由于施工工艺等原因存在层间面软弱面,而这些软弱面对坝体的应力分布和位移会产生一定的影响.结合乌弄龙碾压混凝土坝,通过有限元软件建立不同碾压层厚(30、50、70cm)大坝模型,研究了碾压层厚度对大坝应力、位移分布的影响.为了更好地对比分析碾压层厚度对层间面特性的影响,对模型施加相同材料参数、边界条件和外界荷载,然后对不同碾压层厚坝体的应力和位移大小分布进行对比分析,进而得出碾压层厚对坝体层间面特性的影响,从而为碾压混凝土坝的设计、施工提供一定的理论依据.     

变f响应面法及其在重力坝结构可靠性分析中的应用

响应面法已经成为求解大型复杂结构可靠度的常用方法,尤其适用于求解结构极限状态方程具有较强的非线性或是在结构分析中引入有限元进行可靠性分析而导致方程呈隐式的问题.针对传统响应面法中中心复合抽样因子f值取值不同导致计算结果波动且精度不高的问题,首次提出在响应面法计算流程中引入"变f"的概念.算例结果表明,本文提出的变f响应面法相比于经典响应面法、加权响应面法以及JC法精度更高,收敛速度更快,且可突破f取值1~3的限制,适用于非线性极限状态方程可靠度的计算.此外,通过变f响应面法与加权响应面结果的对比可知,本文提出的方法精度更高,改变f值的作用可以替代加权响应面法中加权函数的作用.最后,结合某简单的重力坝模型,对于该方法在重力坝抗拉可靠度计算中的应用作了有益的探索.     

隔河岩水库官家冲副坝安全监测分析

据坝体变形、坝基稳定、坝基渗水压力和混凝土墙背土压力等监测资料的分析,综合论证了坝体的安全性与所选坝型———混凝土一页岩石碴堆石坝设计施工的合理性．     

堰塞坝溃坝研究综述

堰塞坝溃坝是一种遍及世界的地质灾害事件,堰塞坝溃坝研究的目的是减少堰塞坝对下游人民生命财产安全、交通道路和生态环境的威胁。目前对堰塞坝溃坝研究的焦点主要集中在溃坝模式、溃坝模型、溃坝过程、溃坝机理和溃坝洪水等5个方面。回顾和总结中外有关堰塞坝溃坝问题的发展历程和已取得的研究成果,对堰塞坝溃坝模式、溃坝模型、溃坝过程、溃坝机理和溃坝洪水5个方面的研究现状进行了简要的概述,并提出了堰塞坝溃坝问题需要进一步研究的重点方向:将目前的溃坝模型分类,每一类别的模型要确定它所适用的堰塞坝类型,并对模型进行修正,以得到更加精确、可靠的溃坝模型;建立一种能够快速得到堰塞坝外部几何形态和内部物质组成结构的方法,为溃坝模型提供合理的参数;开展大尺度或原型堰塞坝溃决试验;构建一种可以精确预测堰塞坝溃坝问题的预警系统。     

小打鹅尾矿库尾矿堆积坝稳定性研究

由于小打鹅尾矿库区地形条件限制,使得该尾矿库存在"两高一快"的特殊性.为了确保尾矿库工程安全可靠,在尾矿库初步设计完成后,采用物理模型实验、数值模拟和理论分析方法,分析和研究了尾矿堆积坝的稳定性,获得了尾矿堆积坝的结构组成、设置坝体排渗设施与不设排渗设施条件下尾矿坝渗流场的变化规律,以及不同工况下尾矿坝的稳定性等成果.这些研究成果为该尾矿库的设计和安全生产管理提供了科学依据.至今该尾矿库已安全运行五年多,一切正常.