冰盖下组合桥墩的局部冲刷特性及水力特性

为研究冰盖对组合桥墩局部冲刷及其周围流场分布的影响,基于动床冲刷试验,在不同覆盖条件下,分析了不同水流条件和桥墩尺寸对组合桥墩局部冲刷的影响,建立了预测明渠水流与冰盖流条件下组合桥墩最大冲刷深度的经验方程,并通过ADV测量了墩前的流场。结果表明:组合桥墩的冲刷模式与串列桥墩相似,最大冲刷深度始终出现在墩正前方;经验方程中来流水深、来流流速、桥墩尺寸、冰盖糙率均与最大冲刷深度呈正相关关系;在粗糙冰冰盖流条件下,墩前的垂向流速最大,导致其最大冲刷深度总是大于同等条件下的明渠水流和光滑冰盖流。

水流强度对淹没式方桩局部冲刷特性的影响

为研究不同水流强度作用下淹没式方桩的局部冲刷特性及流场变化,开展了非均匀沙条件下的桩基局部冲刷试验,分析了桩周的冲刷地形、冲刷深度变化规律;利用OpenFOAM对不同水流强度下的桩周流场进行了模拟,讨论了桩前马蹄涡、桩周回流和下降水流的分布特点。结果表明:在清水冲刷条件下,桩周的冲刷坑深度、沙丘高度和受冲刷影响区域大小均随水流强度的增大而增大;在平衡冲刷地形下,高水流强度冲刷后桩周流动更加复杂,冲刷坑内的涡流强度大幅度提高;当水流强度接近1时,粗颗粒泥沙对细颗粒的屏蔽效应会在一定程度上影响桩周最大冲刷深度。

引江补汉工程丹江口下游近坝段枯水期通航水位恢复试验研究

引江补汉工程补水口位于丹江口大坝下游安乐河出口约5 km处,且补水量与调水量基本一致,工程对航道的影响主要体现在减水段,为恢复枯水期通航水位需要开展航道综合治理。利用河工模型试验论证了综合治理方案的效果,并对方案进行了优化及进一步论证。结果表明,减水-补水212 m 3/s方案尾门水位分别为86.47、85.90 m条件下,引航道口—黄家港段水位下降,黄家港以下水位保持不变,其中引航道口水位下降幅度最大,分别下降0.08、0.19 m;综合治理方案1实施后引航道口水位下降均为0.02 m,减水段的水位仍未恢复至调水前的水平,主因是从安乐河口补水的水流并未能进入到左侧主航道内;基于试验研究结果,建议对综合治理方案进行优化,在沧浪洲出水口下沿布置2道护底带;通过试验论证了护底带的4个高程,建议护底带高程为85.5 m,并对护底带高程进一步细化论证;优化后的方案可使引航道口至黄家港段的水位略超过调水前的水平,其中引航道口处最大水位抬高0.06 m。

南流江预应力连续梁式渡槽抗震性能

预应力连续梁式渡槽具有整体受力条件好、施工工艺成熟且方便的优势,在实际工程中运用广泛,其具有良好的抗震性能是保证工程安全运行的关键。以采用预应力连续梁式渡槽形式的南流江大渡槽为例,通过Midas-civil分析软件建立有限元模型并施加拟合生成的地震波,对渡槽的抗震性能进行研究。结果表明,在拟合生成的地震波与场地类别、分区特征周期相近的人工地震波E1、E2作用下,南流江大渡槽的顺桥向及横桥向的桥墩强度验算和变形均满足要求,具有安全可靠的抗震性能。

冰盖下桥墩局部冲刷新型防冲组合结构试验研究

河流冰盖的形成改变了桥墩周围的水力特性,导致桥墩局部冲刷加剧。基于动床冲刷,在冰盖及明流条件下进行了螺纹式减冲索与钩环式护圈组合的新型防冲结构室内模型试验,探究其对桥墩局部冲刷的防冲效果。试验结果表明:新型防冲组合结构改变了桥墩的局部冲刷模式,延缓了冲刷过程;通过极差分析与方差分析可知,螺纹直径为6.0 mm、螺纹角为15°、螺纹排数为3的新型防冲组合结构的防护效果最优;与无防护工况相比,在粗糙冰盖条件下新型防冲组合结构桥墩最大冲刷深度减小了59.03%;螺纹式减冲索增大了桥墩表面的粗糙度,可以更好地削弱下潜流和分离墩前迎面水流,从而达到有效防冲的目的。

趾墩-悬栅消力池水力特性分析

为了解决新疆某工程泄洪洞消力池流态紊乱、消能率低的问题,采用数值模拟方法,在设计及校核流量下,对传统消力池、悬栅消力池以及趾墩-悬栅消力池3种不同形式消力池水力特性进行系统性分析。结果表明:趾墩-悬栅联合消能工改善了消力池内水流流态,消力池发生淹没式水跃,其池内悬栅与悬栅间隙处涡量分布广泛,池内整体涡量分布比悬栅消力池分布更加均匀。在设计流量下,消能率为74.41%,相较于传统消力池消能率提高2.61%,相较于悬栅消力池消能率提高0.95%;在校核流量下,消能率为78.99%,相较于传统消力池消能率提高5.64%,相较于悬栅消力池消能率提高0.95%。

不同冰盖条件下导流体对桥墩局部冲刷防护作用研究

基于桥墩基础的减冲防护原理,设计了一种稳定性高的防冲装置—导流体。为探究导流体对桥墩局部冲刷的防冲效果,在不同流速及覆盖条件下,采用不同形状的导流体进行模型试验。通过分析冲刷特性、最大冲坑深度、下潜流水力特性、冲坑体积和冲坑面积,选出最优形状和最佳安装位置。试验结果表明:当导流体底边高8 cm、安装位置在墩前2d时,防冲效果最好;当流速为0.32 m/s时,安装导流体可使桥墩最大冲深减小59.3%,冲坑体积减小76.1%,冲坑面积减小79.0%,下潜流流速及紊动强度明显减小。通过敏感性分析得出安装距离是影响导流体防冲效果的主要影响因素。

基于声学多普勒频差法的自动测流设备应用

实现流量在线监测是提高水文测报现代化水平的重要前提,目前水文自动测流技术研究中多普勒频差原理广泛应用,自动测流设备适用程度较高,能够实现自动化监测,但不同设备又都有其局限性与应用范围,具体自动测流方案的选择要充分考虑测流断面的特性,同时必须根据历史数据与资料进行充分论证和精准分析。结合石梁河水文站测流断面,从技术方面对垂直式声学多普勒流速剖面仪和侧扫雷达设备进行充分论证和精准分析。

碳纤维预氧化炉内气流均布装置模拟研究

碳纤维是一种耐高温、高强度、耐腐蚀的新型材料,广泛应用于航空航天、国防军工和民用工业各领域。在碳纤维生产制造过程中,预氧化是其中最为关键的步骤之一。工业生产过程中往往采用预氧化炉进行预氧化,而衡量预氧化好坏的一个关键指标就是预氧化炉内风场均匀性。研究对象是预氧化炉内的气流均布装置,通过ANSYS FLUENT软件对气流通过气流均布装置后的流场分布状况进行研究。通过改变气流均布装置进出风口的几何结构以及气流分布板上开孔位置来实现气流均布。将模拟得到的流场特性与速度压力云图作对比,分析气流均布装置出口处的压力与气流均匀性来获得气流分布效果更优的气流均布装置。模拟获得的优化的气流均布装置结构为:采用双层气流分布板不完全错孔排列的直角进出口结构。

水利工程机电设备标准化管理编码初探

水利工程机电设备是工程管理的重要组成部分,也是实施标准化管理的重点内容。特别是在推进水利工程信息化建设的过程中,需要对各类机电设备的编码规则进行统一,使得每个设备对应唯一的编码,提高设备标准化管理水平。本文介绍了江都水利枢纽各闸站工程机电设备的编码规则和具体编码方法,并提出注意事项和部分合理化建议,供相关水利工程管理单位参考。

变幅反复荷载作用下变形钢筋与混凝土间的黏结退化

反复荷载下钢筋与混凝土间的黏结滑移本构模型是震后钢筋混凝土结构整体性能评估及加固修复的重要依据。由于黏结应力主要由变形钢筋与混凝土间的机械咬合力所组成,黏结区域侧向约束状态会对其黏结性能产生影响。基于此,研究了在侧向压力作用下变幅反复荷载对钢筋与混凝土黏结性能的影响,定量分析了黏结参数随变幅反复荷载的退化规律,并利用数字图像技术分析了钢筋与混凝土间的黏结破坏机理。研究表明,在混凝土保护层充分约束条件下,钢筋与混凝土间的黏结退化主要与反复荷载控制位移有关,而侧向压力对其影响可忽略。

錾高水电站首部枢纽水工模型试验

为了验证錾高水电站泄洪冲沙闸全开和局开、无闸溢流坝溢流等不同工况的过流能力、流态、下游冲刷及防冰凌等设计的合理性,通过对錾高水电站首部枢纽进行几何比尺为1∶50的水工模型试验,并对试验结果进行分析。结果表明:泄流能力满足设计要求;泄洪冲沙闸左侧边孔进口附近易出现强吸气旋涡,消力池出口冲刷较严重;将库水位抬升至1611.42 m可有效防冰凌。该模型试验可为下阶段的工程优化设计提供依据。

高流速、大流量无压洞掺气设施体形优化模型试验研究

高水头、大流量、高流速的泄水建筑物,往往需要设置掺气设施来降低空蚀破坏。结合新疆某水利枢纽工程实例,通过开展泄洪冲沙洞水工模型试验研究,对1号、2号掺气设施挑坎高度、通气孔面积、坡比及型式进行优化设计。结果表明:体形优化后,在各种工况下,掺气设施掺气效果良好,掺气空腔完整而稳定,坎下未出现较大回水等不利流态;通气孔通气顺畅,整体水流流态平顺,无水翅溅到洞顶等不利现象;沿程余幅均满足要求;过流能力和流量系数基本与原设计一致。研究结果可为类似工程的掺气设施体形研究提供指导与技术支撑。

信江八字嘴枢纽工程整体水工模型试验研究

根据工程建设的需要,为了全面验证枢纽建筑物整体布置方案的合理性,对江西信江八字嘴枢纽工程进行了整体水工模型试验。通过模型试验研究其水力特性和流态,在满足消能防冲的条件下,创造安全的通航水流条件,确定了枢纽整体布置形式和消能工体型。试验成果优化了枢纽建筑物布置方案,为工程设计提供了技术依据。

水文测验中定点式ADCP设备运行维护及故障处理方法

自动流量测验设备在水文测验中具有时效强、量程大、安全性高等优势,定点式ADCP是目前较为常见的实时在线自动流量测验设备,其设备运行状况直接决定了测验精度、测验稳定性以及测验长效性。结合近年来水文测验中的应用实例,详细阐述定点式ADCP测验设备运行维护的要点,并对常见故障及处理方法进行分析。

峨溪河排洪新站进水流态数值模拟分析研究

本文研究的闸站工程布置形式是非对称的,该布置形式会引起泵站或水闸单独运行时,进水流态发生偏折,对闸站工程的安全运行会产生不利影响。本文对峨溪河排洪新站上游侧的抽排工况和自排工况进行了三维数值模拟。计算表明:抽排工况时,泵站前池内存在大尺度回流漩涡,水流偏向前池左侧机组,右侧机组前的进水池内亦存在不同程度的漩涡,对水泵运行不利,针对泵站前池不良进水流态,应采取相应的进水流态优化措施,如增设导流墩、底坎或导流墙开孔等整流措施。自排工况时,节制闸过流流态较为理想。模型试验结果与数值模拟结果较为吻合,可以相互验证补充。

引江济淮工程阚瞳南站水泵装置模型试验研究

为保证阚瞳南站水泵各项参数满足设计要求,保证主机组安全高效运行,在泵装置进出水流道CFD优化成果的基础上,开展水泵装置模型试验研究。模型试验包括模型装置能量特性试验、空化试验、飞逸试验、压力脉动特性试验,试验结果表明叶片角度为0°时,Q=312.33l/s,η=76.14%,满足设计工况要求;扬程范围1.35~5.85m时,空化性能满足设计要求;叶片安放角-6°时,水泵最大飞逸转速为额定转速的1.78倍;水泵装置没有明显的振动和噪声,并在实际运行过程中得到印证。试验结果可为其他低扬程大流量泵站的设计实施提供参考。

大单宽流量、低佛汝德数消力池优化设计研究

针对某水电站消力池原设计方案出现的大单宽流量、低佛汝德数水流消能问题,通过物理模型试验,对消力池的体型参数以及辅助消能工的布置形式进行优化,并对比分析各方案的水流流态和水力特性。试验结果表明:下挖式消力池与消能墩的联合消能方案(消力池下挖4.20 m并设置消能墩)可以有效改善消力池内水流流态,水位波动幅度下降,消力池出池流速明显减小,消能效果显著。

基于Doehlert Matrix的全贯流泵装置定转子进出流间隙优化设计

全贯流泵是一种新型的机电-水泵一体式贯流泵,然而其在运行时存在定转子间隙回流,扰乱了叶轮内的流场分布,导致泵装置产生能量损失、压力波动和噪声等问题,影响泵站的正常运行。通过数值模拟和模型试验研究全贯流泵装置定转子间隙流的水力特性,结合Doehlert Matrix设计-响应面优化法对其定转子进、出流间隙结构进行优化设计,揭示全贯流泵装置定转子进、出流间隙结构对泵装置性能的影响机理,并得到最终优化的折角式定转子进、出流间隙结构方案为:外侧延伸段长度t1为4.921r,外侧收缩段长度x1为0.624r,内侧延伸段长度t2为3.655r,内侧收缩段长度x2为1.6r(r为定转子间隙宽度),使得全贯流泵装置扬程和效率分别提升约10.3%和5.2%。

亭子口灌区一期工程渡槽水力学试验

亭子口灌区一期工程总干渠共有渡槽21座,全长12.05 k m,设计流量41.2~76.2 m^(3)/s,槽宽5.9~7.5 m,其综合规模居国内前列。为验证渡槽过流能力、水头损失和水面衔接状态采用模型试验与数值模拟相结合的方法对粟家庙渡槽的水流运动特性进行了研究。结果表明:模型试验成果与数值模拟结果基本吻合,在设计流量48.35 m^(3)/s时,U形断面的垂线平均流速水工模型为2.01~2.07 m/s、数值模型为1.94~2.06 m/s与渡槽段设计断面平均流速2.01 m/s基本相当,渡槽过流能力满足要求。渡槽与明渠过渡段内,进口断面与出口断面的动能修正系数分别为1.063、1.048和1.066和1.059,过渡段水头损失系数分别为0.40和0.39,转弯段和出口连接段水流衔接良好,设计满足要求。