复杂输水系统水力过渡的数值方法比较及适用性分析

不同数值方法在求解不同复杂输水系统水力过渡问题时,会体现出各自的特点及不同程度的适用性、因此,针对不同的输水方式和水力过渡类型来选择合适的数值方法,既可以保证计算精度,又可以提高计算速度．针对输水系统的无压流、有压流、无压接有压、明满流交替等不同过渡过程,对特征线法和隐式差分法进行了对比,分析了这2种方法的特点,研究和确定了2种方法在不同输水方式和水流状态下的适用性．     

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…     

复杂无压隧洞输水过程三维数值模拟与方案优选

运用基于流体体积（VOF）法的三维缸占双方程紊流模型模拟了无压引水隧洞水气两相流紊流流场,近壁面采用考虑糙率影响的壁函数法进行处理．以某复杂长距离无压引水隧洞的输水过程为例,模拟了3种方案的断面平均过水面积、流量、流速和气压的变化,实现了多方案的比选结果表明,3种方案水流均能顺利通过隧洞;方案二水流到达隧洞出口的时间最短：方案二的断面平均过水面积、流量、流速和气压均优于方案一;方案三与方案二差别较小,综合考虑过流能力及成本因素,方案二为最优方案．通过与某水库放水兼放空洞水深实测数据及采用传统水力学方法计算的经验值的对比分析,平均相对误差分别为5．01％和0．96％,验证了模型的可靠性．     

论无压流到有压流过渡段水流三维数值模拟

用流体软件Fluent6.2.16中的标准两方程紊流数值模型和VOF模型对由无压流到有压流过渡段内流场进行了三维数值模拟,分析了过渡段内水流流态、流速分布及压力分布规律,以期为水利工程中无压流到有压流过渡段的进一步研究提供参考。     

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.     

引水隧洞临近既有客运专线隧道爆破施工振动影响及对策

根据兰州市水源地建设工程输水主洞邻近既有兰新客运专线施工的工程实例,结合数值计算及以往施工经验,对引水隧洞邻近既有客专爆破施工影响进行研究,得出引水隧洞控制爆破范围,提出引水隧洞爆破施工时既有铁路运营线的处理措施,以确保既有铁路线和列车运营安全.     

基于混合模型的河网输水能力计算

河网水动力数值模拟广泛应用于平原河网的防洪排涝计算,水流主要由支流向主河道汇集.而河网输水则是主河道向支流扩散的非恒定流动,需考虑支流蓄水作用对河网整体输水能力的影响.在平原河网水动力混合模型的基础上提出了一种河网输水能力计算方法.基于数字化河网划分骨干河道和蓄水支流,通过时变侧向出流形式来考虑引水时骨干河道向支流扩散的水量,从而将圣维南方程中的侧向出流项由以往的常数改进为时变流量过程,以提高河网非恒定流数值计算精度.将该方法运用到某引水工程输水计算中,有效地解决了复杂河网跨流域输水时的水量分配问题.     

闸门调控下大型输水系统的水力响应特征研究

输水系统的水力响应特征是渠道运行调控中所关心的重要问题.本文以南水北调中线工程总干渠为例,采取数值模拟的方法,计算了闸门开启和关闭两类操作情况下输水渠道的水力响应过程.结果分析表明,渠道水位波动变化幅度及影响距离、波动传播时间和闸门附近水位下降速率等水力响应参数与闸门运用方式、开度变化速率等影响因素之间存在着密切的关系,表现出一定的特征规律.这些特征规律对进一步深入研究减小渠道水位变化幅度和下降速率的方法,制定合理有效闸门调度控制方式具有重要意义.     

引水式水电站压力管道安装检修中质量控制方法

工程概况 引水式水电站分为有压与无压两类.无压引水式水电站用无压引水道(引水明渠或无压隧洞)输送水流到压力前池,压力前池把水流由无压变成有压,通过压力管道把水引到水轮发电机组发电.有些无压引水式水电站还要设尾水明渠,这类电站靠压力前池或靠明渠小范围水位变化调节引水流量,但可调蓄的容积很小,调节性能较差,多为径流式水电站,如中国的新疆天富热电股份有限公司红山嘴水电厂的梯级水电站.新疆天富热电股份有限公司红山嘴水电厂始建于1959年,位于玛纳斯河流域下游,距离石河子市23公里,引玛纳斯河水发电.目前,红山嘴水电厂设五座梯级水电站,总装机容量为115MW,共19台机组.     

水电站设计中非恒定流因素的影响及应用

无压引水渠道在水利工程中应用广泛,如灌区、水电站、引调水等工程大都布置有引水渠道,依靠它来进行水量输调,所以研究渠道中水的流态变化情况非常重要。由于渠道上控制设备(闸门)不时地调节流量,这就造成渠中水流流速、水位、流量随时间而变化,从而形成了非恒定流。因此弄清水流的流速、水深等随时间和流程的变化规律,才能为我们提供各种数据,使建筑物设计更合理、更完善。     

船闸引航道最不利流态水力参数的确定方法

结合盐邵船闸采用规范中的公式计算、模型试验、原型现场实测3种方式,分别得到引航道最不利流态时的泄流量及对应的闸室水位和输水廊道闸门开启时间等参数,对比分析了各方法所得参数的差异及成因.结果发现:数学模型常用规范中公式计算得出的引航道最不利流态出现时的闸室泄流量偏小,闸室水位偏低,输水廊道闸门开启时间偏长.在此基础上提出了改进公式的计算方法.     

大型流道系统水力学特性及体型优化研究

基于对流道紧凑布置、安全运行的需求,对某电厂超超临界机组流道系统的水力学特性及体型优化进行了研究.分析了流道的阻力及能耗特性,采用数值模拟与模型试验相结合的方法开展研究.水力计算表明滤网、拦污栅等过流部件的局部损失占流道总能耗的95%以上,正确选择十分重要.利用二维水流数学模型提出了包括曲线引水导墙、流线型支墩的紧凑短流道布置优化方案.通过物理模型验证表明,正常运行时进口流态平顺,各流道进流均匀.在边墙开设曲线孔道,利用压差为内侧流道补流;在引水过渡段设曲线导流潜堰抑制环流,均可提高内侧流道过流能力,改善进流均匀性,保证流道在非正常低水位运行的安全性.     

某引水工程中输水隧洞建设思路与方法浅析

某引水工程输水线路上隧洞在数量、长度和投资上占比较大,沿线地形地质条件复杂,埋深较大,输水隧洞设计为整个工程的重中之重。考虑到输水隧洞除个别外大多数隧洞在整个线路上体型结构、设计方法具有相同及相似性,文章以某一典型隧洞断面为例,对隧洞整个设计思路及方法展开论述,并对可能存在的特殊不良洞段进行专门处理,为本工程及同类型工程隧洞设计施工提供参考依据和方法借鉴。     

隧洞进水口及洞内消能水工模型试验研究

针对实际工程中的发电引水隧洞运行的各种工况进行了水工模型试验研究 ,指明要获得良好的水流流态 ,过水建筑物各部位结构轮廓的造型应适应水流流线的收缩、流速及压强的变化 ;为使引水隧洞在各级引水流量下能安全可靠地运行 ,需慎重确定洞内消能工的体形和尺寸     

电站围堰防渗帷幕灌浆施工技术简介

1．工程概况 1．1工程简介 杜伯华水电站是一高水头、引水式水电站工程,位于巴基斯坦西北边境省（NWFP）境内Duber Khwar河上,主要建筑物由壅水坝、进水口、沉沙池、引水隧洞、调压井、压力钢管隧洞、压力钢管、发电厂房、尾水渠、开关站等组成。坝址位于Duber Khwar河流上的Banil村上游,为混凝土重力坝。最大坝高47m,坝顶长度111m。引水隧洞长5243m,安装两台冲击式水轮发电机组,总装机容量13万kw。     

复杂嵌套网格模型及其在三河闸大修工况泄流流态模拟中的应用

针对三河闸启闭系统更新及土建附属工程实施时63扇闸门半侧开启泄流、半侧关闭更换启闭机的方案,构建三河闸枢纽泄流数学模型,采用结构网格疏密嵌套及2D-3D同步嵌套方法对计算区域进行离散。计算结果表明:(a)大修方案将使枢纽上下游产生大范围的回流区,局部单宽流量增大;(b)枢纽上游快活岭对过闸水流流态有重要影响;(c)与闸门全开工况相比,半开工况入闸水流存在明显偏流,北侧泄流时平均入流偏角最大,达到27.35°。根据数值模拟结果提出改善入闸水流流态的建议,为三河闸大修时水闸的调度、运行和管理提供参考。     

某水电站压力前池不同模型过渡过程的计算对比

引水明渠作为输水系统的水电站通常设有压力前池.在过渡过程工况,前池内的水位会发生急速变化,影响工程的安全稳定运行,需要计算前池内的最高、最低水位.本文针对某具有长引水明渠的引水式电站的压力前池,分别采用明渠和调压室两种一维模型进行数值模拟.结果表明,在长引水明渠水电站的明渠末端设置的压力前池,两种模型计算的过渡过程结果差别不大.     

基于VOF模型的抽水蓄能电站全过流系统水轮机工况数值模拟

为了更加全面地分析抽水蓄能电站水轮机工况的流动特性,建立包括引水隧洞、调压井、高压管道、水泵水轮机以及尾水隧洞的全过流系统几何模型,采用两相流VOF模型对不同导叶开度的水轮机工况进行三维湍流数值模拟,计算各过流部件的水力损失,并详细分析了机组段流场。结果表明:抽水蓄能电站的水力损失主要发生在机组段,而输水系统的水力损失相对较小,约占总水力损失的18.6％;导叶开度不同从而引起叶片压力面与吸力面的压力差不同,这是导致转轮水力损失不同的主要原因;尾水管内的流态与导叶开度有关,开度越小,在尾水管进口处越容易形成回流,水力损失越大。      

有压引水隧洞近岸坡溶洞特征与治理

溶洞治理在有压引水隧洞基础处理施工中极为重要。本文以锦屏二级水电站3#引水隧洞西端0+270~0+355 m段溶洞处理为例,介绍了该溶洞处理施工时所采用的新型承载构建结构防渗治理方式,通过采用该种治理方式达到有压引水隧洞安全运行的条件。     

沉沙池中水流流态的数值模拟

沉沙池是一种重要的泥沙处理工程措施,其作用是沉降含沙水流中有害粒径的泥沙。本文应用FLUENT软件对沉沙池的水流流动进行数值模拟研究,给出了沉沙池内水流运动的控制方程,采用Fluent软件求解了k—ε双方程模型,并使用Simple算法对速度进行了解耦,并采用湍流模型对沉沙池内的水流流态进行了模拟。结果表明：池内整个流场存在两个水流“死水区”,分别位于调流板进水口和出水溢流堰的下方,且都存在一个较大的回流区,水流缓慢;而沉淀区域的流态较稳定,有利于泥沙的沉降。