挑流喷溅水滴的数论分档随机喷溅数学模型

挑流泄洪雾化时,水舌与下游水垫塘的碰撞会喷溅大量随机运动的水滴,它构成了喷溅水滴运动的初值问题,基于数论方法在选点较少的情况下仍然有较好的均匀性的思想。本文提出了数论分档水滴的概念,通过数论方法对水滴进行分档,并将高维相空间降维到一维相空间来计算,建立了水滴数论分档随机喷溅数学模型。对比其数值解和高精度解的结果表明:在计算水滴数相同时,本文数学模型的误差最小,随着水滴数的增加,其误差减小的也最快并迅速接近高精度解。因此,水滴数论分档随机喷溅数学模型不仅能够用更少的水滴获得更高的计算精度,而且能够实现高维初值相空间降维到一维相空间的简洁表达。

某水电站溢洪道挑流鼻坎体型研究

某水电站位于高山峡谷区,泄水建筑物布置在右岸,溢洪道出口下游河道十分狭窄,出口消能设计应充分考虑对下游岸坡的影响,避免顶冲对岸,因此需对挑流鼻坎体型进行重点研究。通过水工模型试验,结合工程特点,对不同体型的挑坎进行分析,最终推荐四窄缝差动挑坎体型。结果表明,四窄缝差动挑坎在各工况下流态较好,水舌纵向拉开且落点处于河道中间位置,对两岸边坡影响较小,可满足工程安全运行要求。研究成果可为狭窄河床的溢洪道消能设计提供借鉴。

挑距受限情况下挑流消能的体型优化

新建拜年山水库溢洪道采用连续式挑流消能,为避免泄洪对溢洪道下游右岸进场道路及岸坡造成冲刷破坏,通过分析鼻坎挑角、挑坎顶高程等因素对挑距的影响和比较不同方法在计算结果上的差距,将溢洪道挑流体型调整为挑弧半径11.0 m、挑坎顶高程288.50 m、挑角20°,增设下游钢筋混凝土护坦能有效减轻冲刷破坏,可为类似工程提供参考和借鉴。

基于OpenFOAM对某溢洪道挑流水动力特性的两相流数值研究

挑流消能中水舌在空中段及跌落到下游水垫塘的过程中,均存在明显的气液两相流特性,为更加深入探明该过程中的水动力特性,需构建更加先进的气液两相流数值模型。运用CFD开源软件OpenFOAM构建两相流三维数值模型,通过挑流试验测得的水舌结果对该数值模型进行验证,结果表明数值模拟结果与试验结果吻合较好,同时通过数值研究发现κ-ωSST湍流模型优于κ-ε、κ-ω湍流模型。将κ-ωSST湍流模型得到的数值模拟结果与已有挑流射程经验公式进行比较,结果表明κ-ωSST湍流模型比经验公式计算结果更接近试验结果。最后,基于数值模拟结果分析射流作用下水垫塘的动水压力分布特征,发现塘底湍动能最大值位于距挑坎1.26L_(1)、1.23L_(2)、1.093L_(3)、1.001L_(4)处。最大塘底压强位于距挑坎约0.91L3处,此处也是整个计算域流速最低的流速滞点。研究结果可为挑流过程的相关研究提供参考。

泄洪洞挑流鼻坎体型优化及下游冲刷试验

某水电站泄洪放空洞与下游河道斜交,挑流鼻坎与所在位置河道右岸边坡距离较近,采用常规正向挑流鼻坎,会出现小流量跌流,大流量冲砸本岸,危害鼻坎基础及右岸边坡稳定。基于此,通过建立比尺为1∶35的水工模型,研究适用于泄洪放空洞与河道斜交且泄洪口靠近右岸边坡布置的新型挑流鼻坎结构。试验结果表明:斜鼻坎对解决右岸边坡淘刷严重的问题效果更佳,不管是常遇洪水还是小频率洪水情况,斜鼻坎右侧弧墙将水流翻卷后导向河床中间,竖向大幅拉伸,水舌落点远离右岸岸坡,有利于下游河道消能防冲。该研究可对实际水利工程中相似地形的鼻坎体型提供借鉴。

陡窄河谷挑流消能下游边坡防冲试验研究

基于拉哇水电站溢洪洞采用挑流消能,对陡窄河谷下游边坡冲刷问题进行了试验研究。通过可视定床模型,对边坡水力学参数进行分析,并与边坡动床试验进行了对比。试验成果表明:扭曲挑坎的水流流态、岸边流速以及脉动压力等指标均优于斜切挑坎,岸边最大压力点高程与基岩抗冲流速等值线最低点高程相近;采用散粒体模拟陡峻边坡,边坡冲刷形态与定床岸边流速规律呈现较好的相关性,能较好地反映陡峻基岩边坡受水流冲刷作用的破坏范围。研究成果对类似工程的岸坡支护分区划分、防护深度确定和支护结构型式的设计具有一定的借鉴意义。

动网格技术数值模拟挑流冲刷过程

实际挑流泄洪消能时冲坑及堆丘的形成是一动态过程。已有对挑流冲刷的数值模拟多考虑平衡冲刷坑情况。本文采用动网格技术模拟挑流冲刷时因河床边界变化引起的流场变化过程 ,控制方程组由非正交同位网格有限体积法求解。计算结果表明 ,本文方法是有效的 ,正确地反映了挑流冲刷过程中流场结构及速度、压力等参数的变化。

挑流消能水工模型试验及挑距、冲刷坑深度估算方法

通过溢洪道水工模型试验,优化了溢洪道挑流鼻坎体型结构,在拟合冲刷坑计算表达式中引入鼻坎体型系数作为挑射角角度的影响参数,通过量纲分析、回归分析,推求确定各相关参数。结果表明,在下游河床地质条件相同时,影响冲刷坑深度的因素主要有鼻坎处单宽流量、流速、上下游水位落差、鼻坎体型等,提出的冲刷坑计算公式较现行规范中公式的计算精度明显提高,更接近实测值。

舌形挑流鼻坎水力特性研究

基于拱坝表孔泄洪的水槽实验 ,分析了舌形挑坎曲率和挑角的变化对水流横向扩散及下游水垫塘底板时均压力的影响。在不同泄流量和下游水深条件下 ,对不同曲率和挑角的舌形挑坎以及常规挑坎进行了比较研究。结果表明 ,水流经过舌形挑坎时流态稳定 ,水舌横向扩散明显。在挑坎末端高程相同的条件下 ,下泄流量较小时 ,曲率和挑角越大 ,水舌单宽流量的横向分布越均匀 ,水垫塘底板最大时均压力越小 ;大泄流量时 ,曲率和挑角不宜过大 。

关于公路急流槽水流挑流对公路及周边建构筑物的影响研究

对急流槽挑流的危害进行了简述 ,对急流槽的水文计算、挑流距离的水力计算等进行了研究 ,并提供了云南某段公路急流槽的算例 ,对计算结果进行了讨论和提出了几种避免挑流影响的措施 .

挑流水舌雾化的研究

通过对已建大型水电站挑流水舌雾化的原型观察，本文论述了高水头的挑流水舌的形态仍基本遵循重力相似规律。本文提出的原型观察结合图象处理研究雾化强度分布的方法方便可靠，用以预报在建水电站的挑流雾化时有利于工程建设。本文最后从水舌雾化角度，对新型消能工进行了初步评价。

新疆某水电站泄洪洞挑流消能试验研究

该文通过水工物理模型试验优化了枢纽工程各泄水建筑物的体型及水力特性,妥善解决了挑流消能下游回流淘刷岸坡、山体和所形成的河床淤积等问题,确保了工程的安全运行。

明流急流泄洪洞的起挑流量

对明流，急流流态泄洪洞、尤其是采用挑流消能工的明流，急流泄洪洞工程，在水流挑之前形成洞内的水跃现象；如果所设计工程的起挑流量值过大，洞内形成的水跃高度即跃后水深可能造成隧洞封顶，形成明满流流态。本文介绍了采用挑流式消能工的明流，急流泄洪洞起挑流量的确定方法，供设计人员参考使用，以确保泄洪洞工程流态的单一性。

鹤岗市5号水库溢洪道挑流工程

对不具有底流和面流消能的溢洪道,在鹤岗市5号水库采用桩基础的挑流消能获得成功,且运行一直良好.

挑流鼻坎合理宽度探讨

挑流消能在消能工中有着广泛的应用,挑流原则要求获得最大的挑距和最小的冲坑。挑流鼻坎的几何尺寸对其起决定性作用,鼻坎挑角、反弧半径可根据规范选取,挑坎顶高程可根据下游最高水位确定,而挑坎宽度没有具体的要求,本文通过假设计算法找出合理的鼻坎宽度,使得挑距最大,冲坑最小。最后还说明了入射水股面积对冲坑的影响。

挑流消能水气二相流数值模拟

采用VOF法对挑流消能从库区到下游水垫塘进行了全程水气二相流二维数值模拟。模拟了射流的空中轨迹线和水垫塘的自由水面,得到了计算域的流线、压力、流场、紊动能k及紊动能耗散率ε分布,并用物理模型对模拟结果进行了验证,二者吻合良好。说明利用湍流二相流模型及VOF法对空中射流水舌及水垫塘流态模拟是可行的。

挑流水舌的水滴随机喷溅数学模型

以初始抛射速度、出射角、偏移角和水滴直径等四个物理量为随机变量,建立了水滴随机碰溅的数学模型,并应用龙格 库塔(Runge Kutta)法和蒙特卡罗(Monte Carlo)法,求得挑流泄洪雾化的地面降雨强度。最后给出了一个工程实例,其雨强的计算值与原观值变化趋势基本一致。

翻卷水舌鼻坎挑流的紊流数值模拟

将斜鼻坎与外边墙平面转弯相结合可使挑射水舌在空中横向翻卷,扩散更为显著,同时,水舌中心线与溢洪道中心线形成较大的偏角,文中将此种鼻坎称为翻卷水舌挑流鼻坎.通过翻卷水舌挑流鼻坎的水流属于带有复杂自由表面的紊流流动,本文采用VOF法和七k-ε紊流模型进行模拟,获得了详细的三维水流结构,计算与实测的水面线吻合良好,表明将紊流数学模型用于溢洪道翻卷水舌的数值模拟是合理可行的.

扭曲型挑坎挑流的数值模拟

采用RNGK-ε湍流模型与VOF多相模型对扭曲型挑坎挑流进行水气两相流三维数值模拟,模拟了挑坎里的自由水面与挑流的空中轨迹线,得到计算域的速度、压强、湍动能K与湍动能耗散率ε的分布、内外挑距与水舌宽度,并与物理模型的试验结果进行比较,两者吻合良好,验证了该数值模拟方法的可靠性、合理性。

窄缝式挑坎体型研究及其挑流水舌距离的估算

叙述了窄缝坎挑流的水流特性、消能标准及其体型尺寸L0 ,β ,b ,B的选择。试验提供了不同 β与θ2 变化的试验成果 ,及水舌纵向拉开值的估算式。试验值与计算值较为接近 ,可供设计者参考。