跌扩型底流消能水力特性的数值模拟研究

多股跌扩型底流消能是一种新型消能方式,消力池内紊流特性复杂。本文对多股跌扩型底流消能工建立了三维紊流数学模型,采用非均匀结构网格技术对模型进行网格划分,利用RNGk-ε紊流模型和VOF自由表面追踪法对其进行高精度数值计算,得到了消力池内水流的水力特性:当表孔和中孔联合泄流时,消力池后段的临底流速较低,流速梯度改变较大,消力池底板及跌坎附近形成了强度和尺度各异的游离性和间歇性漩涡,紊动能消逝迅速。由此可见,此种消能工的消能效果显著,能有效解决高水头、大单宽流量消力池水力学指标过高的水力问题。     

宽坦式急流河道闸坝工程消力池模型试验研究

通过对具有代表性的某宽坦式急流河道闸坝工程进行水工模型试验,根据闸后水流特点,总结了该类工程消力池设计需要注意的重点.试验研究表明:为了确保推移质能够顺利地通过消力池随水流带往下游,尽量减少池内淤积,同时消力池出池水面与池后下游河道水面较好的衔接,宽坦式急流河道闸坝工程闸后消力池内水流消能不能太充分,消力池深度和长度不能太深和太长,使出池水流具有一定的能量,有利于排沙和与下游河道水面的自然衔接.试验成果可为具有相同工程特点的消力池优化提供借鉴.     

宽尾墩—跌坎消力池脉动压强试验研究

宽尾墩与跌坎消力池联合消能使跌坎消力池内的水力参数更加复杂,研究消力池底板的脉动压强特性对宽尾墩体型设计具有参考作用.基于模型试验研究5种收缩比(a=0.38;0.44;0.50;0.56;0.62)Y型宽尾墩与跌坎消力池联合消能下消力池的脉动压强特性.试验结果表明：脉动压强峰峰值可以达到设计水头的1.03～1.36倍,收缩比的减小可以削减峰峰值,消除跌坎后的负压;消力池底板脉动压强均方根沿程呈现单峰与双峰型,最大脉动压强系数出现在跌坎之后,减小收缩比使消力池主要脉动消能区域增大前移,最大脉动压强系数降低;脉动压强概率密度基本符合正态分布,存在正偏与负偏现象,水流速度偏向底板为正,偏离时为负;消力池底板脉动压强主要由10 Hz以内的低频脉动组成,随着收缩比的减小,消力池前端的脉动能量增大,后端脉动能量减小.     

阶梯溢流坝综述

对国内外已建成的几十座阶梯式溢流坝所取得的丰富成果作了综述.目前应用的阶梯溢流坝主要是将传统的光滑溢流坝面改成具有阶梯状的溢流面,现有的成果大部分是针对其消能特性,即阶梯使过坝水流的能量损失增大所作的讨论.也从阶梯面的压力分布、掺气特点等方面概述了国内外对阶梯坝水力特性的研究现状.     

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.     

T型墩的应用及消能效果

通过总结多项工程T型墩消力池的研究成果和原型观测,对T型墩的水力特性,特别是池内流态及尾水适应条件进行了分析,与平底消力池的池长、池深及消能率进行了对比,并通过原型观测进行了验证,结果表明:T型墩消力池结构紧凑,消能效率高,消能效果良好以及尾水波动小、经济效益好,是一种适合于中、低水头的较理想的消能形式。     

消力池的水力计算

水利工程的溢流重力坝和溢洪道等泄水建筑物中,需要设计消力池设施来消除高速水流对下游河床的冲刷作用。消力池设计计算的主要内容包括确定消力池池深,坎高、消力池入口收缩断面水深和消力池的长度等。消力池的水力计算实质上就是解联立方程。本文编制了 BASIC 语言和 FORTRAN 语言源程序,该程序是采用迭代法进行逐步逼近求解的,而且在 PC—1500机和 PE—3220小型机上进行实例计算,列出了运算的操作使用指示说明,可供实用中参考。     

基于VOF模型的台阶式溢洪道的数值模拟

为了研究台阶式溢洪道在不同体型下的水流流态、流速分布和消能率等水力特性,采用RNG的湍流模型和VOF方法模拟台阶式溢洪道的水流流动,对不同体型的台阶式溢洪道进行了数值模拟计算。结果表明:模型1与模型2水流流态为跌落水流,对台阶的冲击和冲刷较大,模型4水流流态平稳,为滑行水流流态。4种模型消力池出池流速基本一致均较小,即消能效果较好,计算流速最大值小于15 m/s,45级台阶的消能率达最高。数值计算结果与物理模型试验相吻合,验证了该方法的可行性与实用性。     

低佛氏数对冲式消力池紊流水流的数值模拟

采用RNG k-ε紊流模型和体积函数法(volume of fluid．VOF)追踪自由水面的方法，数值模拟了低佛汝德数对冲式消力池中的水流结构，并与试验进行了比较，结果显示其水流特性、断面流速、压力分布及自由水面位置与物理模型试验吻合良好，此成果有助于了解对冲式消力池的水流结构．为工程设计提供依据。     

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.     

旋流型管壁取样分配器分流特性

试制一种特殊的T型三通管结构取样器,8个取样孔均匀布置在管壁周围,取样孔上游布置有旋流叶片用于流型调整。研究气液两相流通过该分配器的流动特性。采用Euler气液两相流模型和雷诺应力模型,通过数值模拟方法分析节流元件尺寸对分配器分流特性的影响,并在多相流试验环道上开展试验研究。结果表明:旋流取样分配器特性受节流元件尺寸影响显著,前后压力场的变化是分流系数发生变化的根本原因。     

泄洪洞基本水力特性基研究

以西岁兴水库泄洪洞水工模型试验为基础,对泄洪洞的泄流能力、流速分布、流态以及泄洪洞出口挑流消能等水力特性进行了研究,为类似的水利工程设计和建设提供了借鉴。     

泄洪洞基本水力特性研究

以西岁兴水库泄洪洞水工模型试验为基础,对泄洪洞的泄流能力、流速分布、流态以及泄洪洞出口挑流消能等水力特性进行了研究,为类似的水利工程设计和建设提供了借鉴。     

机非物理分隔道路上自行车超车事件模型

为了解自行车交通流中自行车超车行为特征,建立了机动车-非机动车物理分隔路段上自行车超车事件解析模型.根据自行车超车事件发生时车辆空间位置特征,将自行车超车事件分为自由超车事件、邻贴超车事件及受阻超车事件,并基于自行车交通流速度离散分布特征及自行车空间分布概率,建立了3类超车事件的解析模型.根据南京市8条典型机非物理分隔道路上自行车超车事件数调查结果,对模型进行标定与验证表明,所提出的自行车超车事件数计算结果符合真实情况.分析了该模型对于自行车交通流参数的敏感性,结果表明,路段内自行车交通流量、自行车运行速度、交通流速度标准差及路段车道数显著影响3类超车事件发生数量.     

机坪供油管道工艺计算若干问题研究

机场机坪供油管道是一种特殊形式的油品输送管道,设计计算方面的研究不多。根据飞机加油自身的特点、国标和行标的规定,对机坪供油管道工艺设计中的流态、计算流量和最小可选管径进行了推导和分析,认为机坪供油管道的设计按照水力光滑区计算水力摩阻系数是可靠的。基于停机位的设置和高峰期使用机位个数之间的关系,在合理的假设下提出途泄流量的计算方法。对管网多点同时泄油的特点,用等压降法推导了同机型供油管段的流量计算式,认为一般情况下计算流量可近似取为转输流量和途泄流量之和。提出了机坪供油管道最小可选管径的计算方法,求得的最小可选管径可在选择管径时参考。     

水力振荡器流道口形状对阀前后脉冲压力幅值影响规律研究

水力振荡器流道口过流面积的周期性改变可以产生周期性压力脉冲周期性压力脉冲传到振荡短节,在蝶形弹簧的作用下,使振荡短节外壳产生周期性的轴向振动,从而使钻柱与井壁的静摩擦变为动摩擦,有效降低了摩阻,提高了钻压传递效率和钻进速度。水力振荡器的振荡效果很大程度上取决于轴向冲击力的大小和变化频率,即取决于流道口过流面积的变化规律。而在相同条件下不同形状的流道口过流面积的变化规律不同。为了获得更高效的水力振荡器,在一种涡轮式水力振荡器的研究基础上,分别采用矩形流道口、菱形流道口和圆形流道口进行流道口形状优化设计。通过对数值仿真得到的数据进行対比分析,发现菱形流道口的降摩减阻的效果优于另外两种流道口。     

贯流式水轮机尾水管设计与试验研究

从工程实际需要出发，研究了贯流式水轮机水平扩散型尾水管的水力性能，提出了这种尾水管的设计方法，从理论上分析了其水力损失。然后对这种管和常用的圆方型尾水管进行了模型水力性能对比试验，用五孔测流探针测量了模型尾水管的流速分布。对试验结果进行了分析和探讨，论证了水平扩散型尾水管用于实际工程的可能性。     

盐间非砂岩地层支撑裂缝长期导流能力实验研究

盐间非砂岩地层是强度较低、塑性变形量大、流变性强的储层,如果支撑剂选择不当,支撑剂嵌入将很严重,支撑裂缝的长期导流能力将损失巨大.运用FCES-100裂缝导流仪,模拟盐间非砂岩地层的温度与闭合应力条件,采用3种支撑剂、2种铺砂浓度,进行了盐间非砂岩地层岩石的支撑裂缝长期导流能力实验.发现:盐间非砂岩地层的支撑剂嵌入问题较严重,有必要使用高铺砂浓度、优质以及大粒径的支撑剂,以获得更高的支撑裂缝长期导流能力.根据实验结果回归出了在70℃、20MPa闭合压力情况下,支撑裂缝导流能力随时间变化的关系式,可以用其来预测盐间非砂岩地层中支撑裂缝导流能力的衰减趋势,对现场压裂有一定指导意义.     

溢洪道非定常工况水力特性的研究

用数值模拟方法，对岸式溢洪道的引渠和泄槽段在开始泄洪、泄量调节和停止共过程中的水力特性进行计算研究，这些非定常工况的水力特性具有变化快，变幅大的特点，且受泄槽坡，泄量大小，运行方式和时间等多种因素影响，在溢洪道边墙高度设计和溢洪道运用时应充分考虑这些特性及其影响。     

24吨翻卷机液压系统设计

通过对２４吨翻卷机液压驱动与控制系统的设计与研究，提出了一种全新的适合于重载翻转负荷的插装控制回路系统．它具有通流量大、压力损失小、成本低、能耗少、发热低等优点