白洋淀双泄洪工程分流比及其泄流能力研究

以白洋淀分汊河流双泄水建筑物为例,通过模型试验先单独确定泄洪闸、溢流堰不考虑相互影响下的水位—泄量关系,再通过数值模拟考虑二者之间的相互影响,确定二者相互影响下能否达到设计效果,探索出模型试验与数值模拟相结合确定分汊河道分流比及泄流能力的方法。通过这种方法,得到了泄洪闸溢流堰的分流比及闸下、堰下水位,并与设计值进行比较,发现其差异很小,差异均在6%以内,表明泄洪闸、溢流堰设计泄流能力基本满足要求。

典型闸堰淹没出流泄流能力试验研究

结合某泄洪闸和溢流堰工程实例,对不同淹没程度下低闸低堰上下游水位对其泄流能力的影响进行研究。首先通过两种模型试验方法获得上下游水位及水位差,然后建立回归方程,分析其上下游水位差与泄量的关系曲线,得出以下结论:(1)研究泄水建筑物泄流能力时,两种模型试验方法均是可行的,由于过闸、过堰水位差小,因此本次采用两种相结合的方法进行研究;(2)宣泄p=5%~0.5%洪水时,溢流堰处于高淹没度泄流,设计计算时无成熟的研究成果可用,导致设计计算值与试验值偏差稍大;(3)对于低闸或低堰,大洪水工况时水位差与泄量的相关系数略高于中小洪水工况的,主要原因是大洪水时淹没度更高。

流致振动发电的效率

本文为了解流致振动发电功率与振幅、频率、发电机参数及负荷间的强耦合关系,本文建立了水力-振子-电机-负荷耦合运动模型,推导了流致振动发电效率的理论方程,阐明了影响发电效率的控制因素,并提出了最优发电效率的分析方法与发电机的选配原则。结果表明:发电机对振子的阻力可视为系统总阻尼的一部分;系统的发电效率决定于系统的上限效率与上限能量的利用率的乘积;通过分别确定上限效率及上限能量利用率与折合阻尼系数间关系,可确定最优的发电效率及负荷条件;发电机的选配原则为在保证经济性的前提下,尽量使最优上限效率与最优上限能量利用率的折合阻尼系数相等。

正方形截面振子在不同来流方向的单自由度流致振动特性研究

在自循环水槽进行了正方形截面振子的流致振动试验研究,分析了不同来流角度下的振子响应特征,探讨了有利于能量转换的角度安排,阐释了系统刚度与质量因素对该响应的基本影响,并拟合得到了不同来流角度下的斯特罗哈尔数St。结果表明:来流角度为零条件下的振子响应为驰振主导,而来流角度非零条件下的振子响应为涡激振动主导;低流速时,来流角度大有助于振子对涡激振动能量的汲取,而高流速时,来流角度为零有助于振子对驰振能量的汲取;振动振幅受刚度与质量的影响显著,但频率则几乎不受刚度与质量的影响;来流角度为30°和45°时,St较接近,约0.14,来流角度为15°时,St约0.16。

T形截面振子的驰振特性试验研究

T形振子的流致振动响应表现出了"非自限制"特性,随着流速的增大出现驰振现象,振动增强,有利于能量利用.但T形振子在复杂环境条件及自身截面变化条件下的研究尚未开展.基于此,进行了T形振子的试验研究,旨在探索其流致振动完整响应规律及在不同截面高宽比下的响应差异,具体结论如下:与三棱柱振子类似,T形振子也存在硬、软驰振现象,阻尼比较大时,出现硬驰振现象,而阻尼比较小时出现软驰振现象;软驰振响应中,振子的驰振具有自激发特性,由涡激振动激发而成;硬驰振响应中,振子需外力才可激发驰振;随着截面高宽比的增大,振动响应逐渐由硬驰振转化为软驰振,且驰振分支中振幅与频率均有所降低.

T形截面振子的流致振动特性试验研究

近年来人们将流致振动(FIV)作为一种新的能源利用手段,针对圆柱型振子开展了较多的研究。随着研究的深入,发现异型截面振子因振动特性不同于圆柱型振子而具有更好的能量汲取特性。本文利用自循环水槽进行T形截面振子流致振动特性试验研究,对比研究T形振子与圆柱振子的流致振动响应差异,分析其能量捕获能力的优劣及适用范围,以期揭示阻尼比对T形振子的振动特性的影响。结果表明:不同于圆形截面振子,T形截面振子的振动表现为"非自限制"特性,出现驰振分支;增大阻尼会抑制T形截面振子的振动与驰振发生的可能性;相对于圆柱型振子而言,T形振子更适用于大流速下的能量汲取。