大单宽流量岸边溢洪道水力特性三维数值模拟

采用κ~ε双方程紊流模型模拟了带掺气槽岸边溢洪道具有大曲率水气交界面的水流流场,给出了溢洪道溢流堰、泄槽及挑流鼻坎的压力分布、流速分布等水力特性并对掺气槽掺气特性进行了定性分析.其中部分结果与模型试验结果吻合良好.对连续式和差动式两种不同坎型挑流鼻坎消能效果进行对比,给出各自预挖坑底板紊动能分布,结果表明多股水舌消能效果优于单股水舌,可为挑流坎型优化设计提供参考.     

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．     

威远江水电站泄水建筑物消能方案试验研究

通过威远江水电站泄水建筑物的整体模型试验,研究了泄水建筑物消能工的消能效果,发现了其主要问题为溢洪道挑流坎挑流消能时,当泄流量较大时的挑距过大,挑流水舌不能与下游水流很好衔接.泄洪洞挑流坎挑流消能时,当泄流量较小时,挑距较短.经过试验研究提出了修改解决方案,并经试验验证得到较好的消能效果,为工程设计和施工提供了可靠的设计依据.     

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.     

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。     

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。     

圆弧形鼻坎挑射流空中消能率的试验研究

运用量纲方法分析了圆弧形鼻坎挑射流空中消能率的影响因素,采用两个系列共5种圆弧形挑流鼻坎模型,研究空中消能率与鼻坎体型参数和射流起挑断面弗劳德数的关系。试验结果表明起挑断面弗劳德数和鼻坎挑角对空中消能率的影响较大,相对反弧半径对空中消能率的影响可以忽略。据试验数据拟合的空中消能率的计算公式是鼻坎挑角和起挑弗劳德数的函数,拟合公式计算值与试验值的误差小于8%。     

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.     

威远江水电站溢洪道挑流鼻坎数值模拟优化研究

针对威远江水电站岸边式溢洪道挑流消能存在的问题,采用RNGk~ε双方程模型模拟湍流,利用流体体积分数法(VOF)确定自由水面线,采用非结构网格与自适应局部网格加密的方法,成功地对溢洪道挑流鼻坎挑流进行了三维紊流数值模拟,并利用数值模拟方法对挑流鼻坎的修改方案进行了研究,并经过计算提出了较优方案,并经试验验证得到较好的效果,为威远江水电站设计与优化提供了可靠的设计依据.     

三角形鼻坎射流挑距综合影响系数的试验研究

引用包含综合影响系数的质点抛物线方程描述平面挑射流水舌上、下缘轨迹方程;应用量纲分析方法得到,影响三角形鼻坎射流挑距综合影响系数的参数为,射流起挑断面弗劳德数和挑流鼻坎的体型参数。据物理模型试验结果,拟合挑距综合影响系数与弗劳德数的关系式;本文公式计算的挑距值与试验值相比,误差小于8%。     

包络线与抛体运动

本文从一个实际问题——挑流消能中鼻坎角的设计出发,提出用包络线计算某个函数的极值的方法;然后用这种方法去解决抛体运动中各种情况的极值问题;最后,讨论一下怎样在中学数学教学中说清楚这个问题。(一)鼻坎角的设计在挑流消能的水力设计中,为了使冲刷坑不致危及坝基,不仅要估算挑射水流的水平距离,而且要求这个距离尽可能地远。(参见图1)     

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.     

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。     

低水头泄水建筑物消能防冲研究

某低水头泄水建筑物采用宽尾墩与消力池联合消能工,并在护坦上增设两排消力墩,利用三元流的水力特性增强了消能效果,且在常遇洪水工况下护坦齿坎淘深与河床中部冲深分别减小了58％和34％．研究结果表明,采用适当的辅助消能工能有效地解决低水头泄水建筑物的消能防冲问题．     

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。     

窄缝挑坎上最大压力的计算

本文通过试验,首先描述了窄缝挑流的水舌流态;其次根据对一般曲面上水流运动特性的分析,提出了水平底板、挑角为零度的窄缝挑坎上最大压力的计算公式。计算结果与试验结果吻合较好。最后,还对窄缝挑坎底板及侧墙上压力分布的计算进行了探讨。     

高扩散低收缩差动坎高坎空中挑射水舌运动特性

采用k~ε双方程紊流模型,对高扩散低收缩差动式挑坎空中挑射水舌进行了三维数值模拟,给出了扩散高坎空中挑射水舌的扩散规律、流速分布等结果,并与连续式挑坎空中挑射水舌运动特性进行对比分析,二者趋势吻合很好.结果表明:扩散高坎水舌沿程空中垂向扩散规律满足线性分布,其扩散厚度比连续式挑坎小;扩散高坎水舌截面速度分布规律与连续式挑坎相似,均近似符合正态分布,但速度沿水深方向较连续式分布更均匀.     

泄洪洞出口扭曲斜切挑坎挑流数值模拟

采用RNGκ-ε湍流模型与VOF多相模型对扭曲斜切型挑坎进行水气两相流三维数值模拟,模拟了挑流水舌的空中形态,水舌挑距,水舌挑高,以及水舌速度分布、湍动能k与湍动能耗散率ε的分布情况.数值模拟成果与模型试验观测数据吻合良好,验证了该数值模拟方法的可靠性和合理性,可以为工程优化设计提供科学依据.     

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。     

圆弧形挑流鼻坎上急流的扩散

本文对"圆弧曲面上急流的扩散"一文中提出的计算方法进行了试验的验证,提出了在挑坎末端最大单宽流量值与φ、H/R、b/R、F的关系.此外,当挑流鼻坎上设置了导墙时,论述了导墙的平面形态和扩散角.