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。     

那兰水电站溢洪道设计

那兰水电站工程枢纽由混凝土面板堆石坝、岸边式溢洪道、引水发电系统及冲沙建筑物等组成,布置紧凑。溢洪道为岸边开敞式建筑,是枢纽唯一的泄洪建筑物。溢洪道沿线地质条件差,泄槽段基础有F2断层通过,岩石较软弱,消力池位于断层破碎带上,地基强度不够,抗冲刷能力弱,采用底流消能。还存在消力池高边墙稳定问题,设计难度较大,进行了水工模型试验及地基承载力原位试验研究,采取了基础处理措施,以确保电站的安全运行。     

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.     

基于CFD的自动计量弧形闸门水力特性三维数值模拟

建立了自动计量弧形闸门不同开度时,闸门安装段流体计算域的三维模型,采用VOF模型及标准k-ε模型对过闸水流进行三维数值模拟.获得过闸水流的流动特性和渠底所受压力曲线,分析其流速、流场、压力分布的变化规律,提出了闸门安装段渠道结构的改进方案并进行仿真.结果表明:与现有弧形闸门安装渠道相比,修建消力池、加长闸后矩形明渠的长度,不仅可以削弱水流对渠道的冲刷与破坏作用,减少闸门底部泥沙堆积,而且闸门前后渠底所受压力平稳区的水压波动范围减小,有利于提高水位测量精度.     

新疆某水电站节制闸设计

<正>新疆某水电站为无压引水式电站,引用其上级电站尾水,工程规模为中型,工程等别为III等,发电为其唯一效益。为引用上级电站尾水,需在上级电站尾水渠上修建一座节制闸。该节制闸为主要建筑物,正常运用洪水重现期为50年一遇,非常运用洪水重现期为200年一遇,抗震设防烈度为8度。节制闸设计采用五孔结构,中间一孔为胸墙式生态基流闸孔,其余四孔为开敞式泄流闸孔,对称布置,闸室设计既兼顾生态基流,又满足节制闸泄流规模要求,结构设计新颖美观,运行操作简便,对此类功能水闸结构设计具有一定的借鉴作用。一、地质条件及设计基本要求上级电站尾水渠地质为砂砾石层、泥岩(微胶结)和砂砾岩(微胶结)基础。基础承载为425.0kPa,抗剪摩擦系数为0.45。节制闸闸基坐落在该层基础上。     

公路排水跌坎急流槽新型消力池出流冲刷试验

为增加公路排水跌坎急流槽安全稳定性,对公路排水跌坎急流槽常规跌水消力池及3种新型跌坎消力池出流冲刷模型进行试验.结果表明:跌坎高度、水流相同时,跌坎急流槽消力池后冲坑最大冲深从小到大依次为跌水台入流消力池、副消力池出流消力池、台阶出流消力池和常规跌水消力池;跌坎急流槽消力池跌水台入流消力池构造深度越深,出流后冲坑最大冲深越小,而常规消力池构造深度越深,出流后冲坑最大冲深越大;从工程安全与经济考虑,跌水台入流、台阶出流消力池结构形式可大大减少消力池工程开挖量,消能设施稳定性明显增加;3种新型消力池可大大缩短出流后加固铺砌长度,综合使用后减冲防灾效果更为显著.     

遗传算法工具箱在消力池水力计算中的应用

为尝试避免传统低效的经验试算法、图解法等,以挖深武消力池为例,建立了其消能防冲水力计算的非线性优化模型,并提出用MATLAB遗传算法工具箱优化求解的方法.计算结果表明,MATLAB遗传算法工具箱能有效解决消力池水力计算问题,且该工具箱具有计算速度快、解的精度好、自动化程度高等优点.     

综合式消力池深度和坎高的计算

研究综合式消力池深度和坎高的简化计算方法以取代试算法。对综合式消力池深度计算的传统公式进行分析,研究其简化计算方法。给出综合式消力池深度和坎高计算的迭代公式和简化计算公式,通过实例验证了公式的正确性。迭代公式和简化计算公式简单,精度高,避免了试算的困难。     

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.     

王庄闸加固工程断面模型试验研究

结合总沭河王庄闸加固工程断面模型对橡胶坝下消力池的相关要素进行了试验研究，提出了一种可行方法，并得到可供工程应用的研究结果．橡胶坝下消力池的设计涉及的影响因素很多，目前尚无成熟的理论方法解决这一问题．该成果不仅为总沭河王庄闸加固工程提供了必要的依据，而且对开展同类问题的研究具有一定参考价值．