丢弃负荷工况下事故闸门井流态CFD数值模拟

本文基于紊流模型对某水电站平板闸门及闸门井周围湍流流场进行了CFD数值模拟,探讨了在丢弃负荷工况下闸门井水位变化过程线和各时刻平板闸门上的压力分布情况,并给出了闸门所受合力随时间变化以及闸门井内横断面的流态图,在此基础上分析了丢弃负荷工况下闸门井内的这种流态对闸门振动的影响。     

导流洞双层进水口优化与传统进水口对比研究

为了研究导流洞双层进水口优化体型后的水力特性,并对其与传统进水口布置进行比较,基于某抽水蓄能电站导流洞的设计参数,采用Fluent软件中的VOF水动力模型进行了三维数值模拟.通过改变竖井宽度,即改变水平洞与竖井进口面积比、去除竖井以及采用常规喇叭口进水口3种方案,对双层进水口进行了比较分析.分析重点包括相对流量、水流弗劳德数、相对压强以及水头损失系数等4个方面的特性.研究结果表明：面积比的变化对双层进水口的流量分配和流速分布产生了显著影响.相比于去除竖井的水平进水口,双层进水口在增加泄流量、降低进水口水头损失方面具有明显优势.在孔流流态下,双层进水口的泄流能力已接近单独采用喇叭口泄洪洞.结果显示,双层进水口的泄流主要以竖井下泄为主.在孔流流态时,双层进水口的泄流受下游泄洪洞断面的控制.其独特优势在于能快速对导流期的水平洞进行封堵,并在运行期间迅速进行泄放洞的改建,以便尽快进入运行状态.     

废黄河竖井双层涵洞试验研究

试验研究了废黄河竖井双层涵洞输送水流和泥沙运动特性。试验表明：竖井进口段过水断面呈渐趋收缩状,涵洞泄流能力增大;在通过小流量时,下层涵洞流速大,有利于依靠水力输沙;双层涵洞中间隔层具有随上下层涵洞流速差减小、脉动压力影响趋于微弱的性质。提出了轮换开启部分闸门,使开启涵洞内平均流速大于泥沙不淤流速的调控方法,解决了双层涵洞安全输送泥沙的工程措施问题。     

太平哨电站泄洪坝弧形闸门振动试验研究

通过对太平哨电站泄洪坝10号和17号弧形闸门的振动试验,分别测得了闸门在空载和有载工况下的动力特性以及闸门开启下落过程的加速度响应.结果显示两孔闸门的基频很接近.同一闸门空载和有载工况下的基频也很接近,并且空载工况下的基频要大于有载工况下的基频.而有载工况下第一阶振型的阻尼要大于空载工况下第一阶振型的阻尼.还得到了闸门振动加速度响应与开度的关系曲线.显示闸门在小开度下振动加速度较大,指出了闸门开启运行时的最不利泄流位置,为其它孔闸门开启运行提供了依据.     

薄拱坝坝身泄洪布置及消能效果的研究

薄拱坝坝身泄洪方式,一般采用表、中、深孔单独泄洪或联合泄洪等方式,故有单层、双层和多层射流流态,水舌竖向冲击消能方式是一种较好的新型消能工,并已被试验和工程实践运行证明,具有很好的消能效果。运用新型消能工使加大薄拱坝坝身泄洪能力成为可能。     

闸门调控下的水动力学模型建立与应用

考虑闸门前后水位对淹没系数的影响,利用泰勒展开和有限差分法,对闸门过流模型进行了改进,建立了闸门调控下的水动力学模型.选取南水北调中线一期工程总干渠的部分渠段对模型进行了模拟计算.水面线及闸门过流的计算结果表明,模型合理可靠,可以实现闸门过流的连续模拟并提高计算精度.初步应用该模型进行了闸前常水位模式下典型渠段的水力响应计算,分析了平衡状态的渠道水面线及闸门运动变化.结果显示,闸前常水位运行模式下,闸门开度变化与过流量变化一致,节制闸的启动时间与上边界的距离和流量增减关系密切,计算水面线符合水力学的一般规律.模型可作为输水明渠调度控制决策的有效研究工具.     

夹山子水库高水头平面钢闸门设计

1 概况甘肃省酒泉县夹山子水库位于甘肃省酒泉县马营河西侧1 1.5km 处由引水隧洞引马营河之水入库该工程由引水隧洞大坝及输水隧洞组成其中输水隧洞由压力引水隧洞段竖井闸门井无压隧洞段和陡坡消力池段组成井深31.33m 外径7m 井内设两扇平板定轮工作闸门及相应的启闭设备在工作闸门后还设有通气孔以防闸门迅速关闭时洞内产生真空闸门孔口尺寸1.5 ×1.5m 宽高设计水头30m 闸门工作条件为动水启闭闸门的顶侧止水采用P 型橡皮底止水采用条型橡皮焊接材料采用E4303 焊条门槽宽55 cm 深47cm高4m 闸墩底部高程2233.47m,检修平台高程2237.47m,启…     

水工闸门流激振动响应的一种计算方法

将作用在闸门上的水动力荷载分解为闸门无振动时的水流脉动压力和由于闸门振动引起的附加扰动流场所产生的动水压力两部分．用定义在频域上的相干函数来分析模型试验测得的脉动压力在各个节点之间的时空相关性,同时考虑脉动压力在不同频率分量上相关程度的不同,形成脉动水流的节点荷载,然后据随机振动理论建立模型试验和数值计算相结合的水工闸门流激振动响应计算方法,并以双口渡电站弧形闸门为例进行了算例分析．计算结果表明,该方法能够较好地满足工程分析的要求,并可以应用于其他水工建筑物的流激振动响应分析．     

基于FLUENT的明渠平板闸门淹没出流流场研究

为了研究明渠淹没出流下平板闸门测量流量,采用进口断面上自编UDF程序的水位边界条件方法,结合标准的k-湍流模型和VOF方法,利用Fluent软件建立了水流流体域和明渠平板闸门的三维模型,对不同开度下明渠平板闸门淹没出流进行数值模拟,获得了过闸流量和水面线、流速分布,闸门处动水压力以及闸后梯形断面的流速分布等规律,结合现场试验验证,结果表明：平板闸门测量流量能够达到灌区矩形量水堰的测量流量精度;采用数值模拟所得流量与平板闸门测量流量的相对误差在3%以内,说明数值模拟能够用于明渠淹没出流下平板闸门的流场研究,为明渠平板闸门测量流量提供理论依据。     

深孔弧形闸门在不同运行开度下的结构应力状态

通过深孔弧形钢闸门的水弹性模型试验,对比分析深孔弧形闸门在不同运行工况下的时均应力状态及其变化规律.分析结果表明:深孔弧门在不同运行开度下的结构应力状态不同,其最大应力的位置可因开度变化而发生转移,不同弧门的应力状态及其变化规律既有共同性也有差异.     

由风速和压强过程线解读水平旋流泄洪洞流态

以公伯峡水电站为例,结合原型风速和压强随闸门开度的变化过程线,研究了水平旋流泄洪洞的水流流态.试验系统描述了堰闸段、竖井段、起旋室、旋流洞、水垫塘及退水洞内水流流态的变化过程,对比分析了原型和模型流态的差异.结果表明受收缩环的影响,在闸门开启过程中堰闸段水流由堰流向淹没流过渡,竖井段水流由自由跌落向淹没射流过渡;旋流洞内流态的变化大致可分为五个阶段,经历由自由流向吸吮流转变的过程;水垫塘调整流态的作用显著,退水洞内水流呈稳定的明流流态.     

压板式短进水口的水力计算

本文对深式泄水道中的压板式短进水口,采用将其顶部轮廓形态与相应闸孔自由出流水面线对比的方法,提出了估算其流量系数的计算公式。同时还提出了估算其压板段阻力系数的计算公式,进而推导出计算检修闸门井内相对水深和检修闸门槽处水流空穴数等主要水力参数的计算方法。文中列出了按本文及各家提出的算式所算出的40组进水口实例的流量系数、检修闸门井内相对水深值,并分别与模型中实测值进行了比较。本文所提计算方法,较现有研究成果能更全面地考察压板式短进水口的几何特性对其水力参数的影响,且具有一定的精度和较广泛的适应性。     

双层泄水建筑物泄流能力试验研究

本文通过闽江水口电站导流模型试验，研究了堰与底孔结合的双层泄水建筑物的泄流能力， 建立了双层泄流时的孔流（底孔）计算公式（３）与堰流计算公式（４）．经试验验证由于双层泄流时 宽顶堰上的收缩水深ｈ０～ｈｒ（ｈｒ为临界水深），行近流速增大，因此双层泄水建筑物泄流能力比 起在同样上、下游水位下堰与底孔单独泄流能力之和为大．在水口工程条件下，宽顶堰与底孔结 合双层泄流时约增大１０—１５％，溢流坝与底孔结合双层泄流时约增大２—３％。这为双层泄水建 筑物的堰与底孔合理设计提供了依据．     

设置连通孔对差动式调压室压差和涌浪的影响

对于长引水式水电站常用的差动式调压室,分析了其兼作升管的闸门井和大井之间的胸墙在不同高程上布置的面积合理的连通孔,对调压室的差动性能和压差的影响,并结合实际算例进行涌浪分析.结果表明,在保证了调压室的差动性能、涌浪幅度和衰减速度的同时,在胸墙上设置位置和尺寸合理的连通孔,可以有效降低胸墙结构承受的压差,由超过30 m的较大压差降低至20 m以下,保证调压室的安全稳定运行,且有利于闸门的控制.因此,设置连通孔的差动式调压室是合理可行的.     

水工弧形钢闸门动力不稳定性研究

定量估计了3种情况下弧形钢闸门支臂动力失稳的可能性：小开度、支臂与面板联接处无切向位移与侧向位移,主梁相对挠度〈1／600。Iax〉Iay／3且闸门下游无旋滚时不会形成参数共振;大开度、支臂与面板联接处有侧向位移时,深孔弧形门容易引起参数共振,表孔弧形门不易形成参数共振;小开度．支臂与面板联接处有切向位移,两种负阻尼同时存在,若单位挡水面积上用钢置不足,有可能使负阻尼大于结构阻尼导致支臂动力失稳．给出了判断动力失稳所必须的弧形闸门结构阻尼比的原型观测结果,它表明表孔弧形闸门的结构阻尼比是很小的．     

水工弧形闸门流激振动分析

采用模型试验和数值模拟相结合的方法,分析和评价了水工弧形闸门的流激振动.在水力模型试验中,采用自制面压力量测装置,同步测量了各面脉动压力的历时过程,避免了点压力到面压力的转换.同时,将试验得到的脉动压力作为荷载过程,应用AN SY S软件计算了在各种开度下闸门的振动反应过程.结合工程实例分析研究发现弧形闸门在有水和无水时的自振特性不同,流场对闸门自振特性的影响较大,闸门在不同开度下自振频率略有变化.     

高拱坝泄流诱发地基场地振动特性及泄流方案优化研究

为解决高坝泄流诱发地基及场地振动而导致的泄流安全问题,依托乌东德水弹性模型,研究了开孔方式和流量对边坡振动分布特性和水垫塘底部基岩的影响,并进一步探究不同流量级的减振优化方案.结果表明:①水垫塘底部基岩的振动分布主要受水舌落点位置影响,振动加速度峰值出现在水舌落点区域附近.流量对水垫塘基岩及边坡振动的影响,在不同开孔方式下存在一定差异.表孔泄流时,水垫塘基岩的振动量值随流量增加整体上呈先增大后基本保持不变的趋势;中孔泄流时,底部基岩的振动量值与流量呈明显的正相关关系;表中联合泄流时,当表孔开孔数大于中孔开孔数,较小流量也会诱发较大的基岩振动,当表孔开孔数小于中孔开孔数,基岩振动与流量呈大致的正相关关系;②边坡767 m高程处振动分布趋势与水垫塘底部相仿,量值有所减小.边坡827 m高程处的振动情况较为复杂,随流量变化没有明显分布规律;③同流量级下,中孔泄流、表孔开孔数小于中孔的开孔方式诱发振动较小,表孔泄流和表孔开孔数大于中孔的开孔方式诱发振动较大;④流量较小时,可优先采用中孔泄流,此时地基和边坡振动均比较小.流量较大、超过表孔和中孔单独泄流最大流量时,表中联合泄流应确保中孔开孔数大于表孔,同时适当增大表孔开孔数,分散水舌能量.     

上沟水利枢纽溢流坝水工模型试验研究

根据该工程坝址下游特殊的地形地质条件,通过建立1∶60水工物理模型,对溢流坝在不同运行条件下的水流流态进行了观测,对其在下游河床和两岸山体造成的冲刷问题和可能产生雾化诱发山体滑坡问题进行了研究,给出了闸门泄流调度运行控制方案 同时对溢流坝的泄流能力、冲坑深、挑距、电站尾水影响及坝面空蚀空化问题进行了试验研究,对溢流坝闸墩形式、挑角及电站尾水导墙的体型布置进行了优化。     

立洲水电站表孔体型优化试验研究

立洲水电站具有河谷狭窄、落差较大、单宽流量也较大等特点,泄洪消能是该水电站的设计和建设中非常突出的关键性技术问题.立洲水电站采用拱坝的1个中孔、2个表孔和水垫塘消能.如果表孔体型优化不当,会造成泄流能力下降,落水冲击岸边,水垫塘底板冲击动压大,泄洪雾化严重.经诸多方案的试验比选,最终推荐方案使坝身表孔水流沿程横向收缩、纵向扩散,在空中呈窄而高且长的流态,从而与中孔的水股互相穿插而不发生碰撞或少碰撞,减弱了因水流空中碰撞所造成的泄洪雾化,落水不再冲击岸边,同时使水垫塘底板冲击动压处在较低的范围内.     

XFF-52-14DN50mm、65mm闸门维护保养技术的应用及推广

本文分析了XFF-52-14DN50mm、65mm闸门开关不灵甚至打不开的原因,进行维护保养XFF-52-14型闸门的实验,通过实验打出维护保养XFF-52-14型闸门的方法,在J230井区实验了130余个闸门,取得了较好的经济效益和社会效益。