水气两相流分段分模型数值模拟方法研究

为了更准确地分析水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段水流特性,采用理论分析、数值模拟与试验研究相结合的研究方法,以旋流阻塞扩散段至气体溢出段为研究对象,重点针对试验研究中难以对泄洪洞内部进行观测的问题,开展水气两相流分段分模型数值模拟方法研究。研究结果证明:Mixture模型和VOF模型在旋流区、水气掺混区和气体逸出区分类运用的可行性,且采用分段分模型和单模型数模结果相比表明,分段分模型数值模拟与试验结果更吻合。此外,数模仿真过程选取相对稳定的旋流均匀段作为进口边界,相对稳定压强作为出口边界的边界条件正确性得到验证。

GEOPAK Site在复杂开挖设计中的应用

水利水电工程因地形、地质条件复杂,开挖设计通常也较为复杂。探讨了GEOPAK Site三维可视化开挖设计软件针对复杂开挖设计的流程,并结合具体工程案例探讨了复杂坡型设计中的若干难点问题,以及精细化开挖设计在结构体型优化中的重要作用。

基于Bentley Microstation平台的水工建筑物快速建模思路﹑流程及方法探讨

工程数字化及信息化将引领未来的工程设计行业,其载体是模型,如何快速、准确地创建模型,对三维设计技术的推广与应用具有重要意义;探讨了Bentley Microstation平台下水工建筑物基于参数化构件、面向对象的装配式复合参数化模型的设计思路及建模流程;对比分析了平台提供的3种参数化建模工具优缺点及其适用范围,为工程参数化设计工具的选择提供参考。

三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门水力学及流激振动试验研究

本文针对三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门动水关闭过程门体的水力学及流激振动问题,按重力相似准则和水弹性相似准则研制了比尺为1∶20事故闸门的水力相似模型和完全水弹性相似模型。通过模型试验,研究了事故闸门动水闭门过程中门体水力荷载和流激振动响应特性。研究结果表明:闸门上游底缘倾角由47°增大为57°时,上游底缘的最小压强由-98. 0 kPa增大为271. 8kPa,有利于防止闸门底缘附近发生水流空化及减小闸门闭门力。研制的事故闸门水弹性模型试验模态结果与数值计算结果吻合较好。该事故闸门水弹性相似模型能够更直接的测量分析闸门的流激振动响应特性,为闸门的设计和运行提供技术支持,并可为类似工程事故闸门的结构优化设计及运行提供参考。

引汉济渭工程黄金峡水库多目标调度模拟研究

引汉济渭工程是为缓解陕西关中地区缺水问题所规划的调水工程,黄金峡水库作为主要水源,有必要对黄金峡水库运行调度进行模拟研究。在引汉济渭工程年调水10亿m3和15亿m3两种情况下,以允许调水量为前提,选择枯水年的来水资料,通过建立调水量和发电量最大两个目标函数,利用NSGA-II算法求解多目标优化问题,获得了黄金峡水库在枯水年的多目标均衡解,揭示了调水和发电目标之间是矛盾的,分析了枯水年黄金峡水库的综合效益。

黄金峡泵站水泵母材泥沙磨损试验研究

水泵的泥沙磨损问题是泵站运行管理过程中需要重点考虑的问题之一,在含沙水流冲刷作用下,水泵过流部件易产生明显磨损,从而缩短水泵的使用寿命,降低泵站的运行效率。以引汉济渭工程黄金峡水利枢纽为例,通过在水力机械磨蚀测试系统——旋转圆盘循环工位上进行泥沙磨损试验,探究磨损部件不同备选材料的泥沙磨损特性,结果表明:材料磨损深度随测点半径的增大而增大,泥沙中值粒径的大小对磨损的影响显著,磨损深度随泥沙中值粒径增大而增大。同时根据试验结果,构建了材料磨损率关系式,估算了备选材料的磨损量,比选出了合适的水泵母材。最终,基于研究成果提出了减小水泵泥沙磨损的措施建议,对减缓水泵磨损,降低泵站后期运行和维护费用具有重要意义。

某水电站库区流态数值计算及沉沙分析

含沙量较高的河流会存在因发电引流导致库内整体流速过高和泥沙沉淀时间被缩短的情况,水流将裹挟大量泥沙进入引水发电系统,对水轮机组产生不利影响。采用流体计算软件Fluent对某水电站库区流态进行了三维数值计算,分析流态对沉沙效果的影响。结果表明:在水库最高运行水位和正常发电引用流量工况下,进水口处流速较大但流速梯度延伸范围较小,对库内流态影响很小,水库上游及水库中心整体流速较低,满足沉沙条件。

AR技术在黄金峡水利枢纽建设管理中的应用

基于Unity平台,利用Vuforia和ARCore等开发工具及3DMax及Maya等三维模型搭建技术,开发黄金峡水利枢纽AR软件,实现了AR水利枢纽展示、水利枢纽全景展示及VR厂房游览三大功能。经测试,软件性能和功能等方面均符合设计要求。将增强现实技术(AR)和虚拟现实技术(VR)有效应用于黄金峡水利枢纽的建设与管理中,提高了水利枢纽管理、设计、施工的科学性与高效性,提升了工程的智能化建设水平。

双进口引水式电站水力过渡计算分析

采用Fortran语言对双进口引水式电站的水力过渡进行计算分析,结果表明:机组关闭时间五分之三时,进口处出现逆流现象;逆流量受水击波的影响,出现周期性波动现象,机组关闭时间越长,波动周期变长,浮动值减小;逆流量大小与支管长度无关,但周期与此有关;增大管径和长度时逆流量会增大;机组关闭时,上游分岔处受水击波影响出现瞬时压降,但压降大小与开启时间无关。

三河口水利枢纽坝基固结灌浆试验研究

为保证三河口水利枢纽大坝浇筑施工进度及坝基固结灌浆质量,需要进行坝基无盖重固结灌浆试验。对试验区地质条件进行研究,依据地质条件编制了固结灌浆试验方案,对灌浆前后透水率、单位注灰量、抬动变形等进行了分析与讨论。结果表明:左、右岸坝基及右岸断层裂隙带3个试验区平均透水递减率分别为96.7%、81.8%、73.4%,各孔压水透水率均呈不断减小的趋势;3个试验区平均单位注灰量递减率分别为64.7%、12.6%、66.4%,各孔单位注灰量均呈不断减小的趋势;3个试验区各孔段压水透水率均小于3.0 Lu;各孔段均未在施工过程中出现抬动变形。这些结果表明了此次固结灌浆具有良好效果。

三河口碾压混凝土拱坝温控设计与实践

三河口碾压混凝土拱坝具有“一高一长一大”的特点,大坝温控防裂问题突出。该文通过大量的研究,提出了三河口碾压混凝土拱坝从结构设计到现场施工等一系列温控技术方案,结合现场监测数据,详细总结了三河口碾压混凝土拱坝在温控设计、现场施工和动态监测等方面的温控技术经验,研究成果可供工程人员参考借鉴。

无人驾驶智能碾压新技术在引汉济渭三河口水利枢纽建设中的应用

伴随着我国经济发展和科技水平的提升,水利工程智能化技术的应用在社会各界高度重视。无人驾驶智能碾压技术由GPS基站、无人驾驶碾压机、通讯中继站和远程监控中心构成,具有无线局域网通讯、自主运行管理等特点,显著提高了碾压混凝土施工质量与筑坝效率,实现了水利工程的电气化、数字化、网络化、智能化。在引汉济渭三河口水利枢纽建设中,应用无人驾驶智能碾压筑坝新技术,探索研究作业区域规划、曲线碾压与碾压避障的安全措施,具有巨大的经济效益和社会效益。

基于Mike Urban模型的排涝模数复核计算分析

洪涝灾害是人类社会发展的重大威胁。在社会经济快速发展的城市地区,暴雨径流难以自排,往往需要修建排涝泵站辅助排涝。排涝模数是确定排涝流量的主要因素,因此,合理确定排涝模数对于降低涝灾损失有重要意义。以江西省景德镇市新厂排涝泵站为例,先用逐时水量平衡法计算该泵站的排涝流量,再应用城市管网模型Mike Urban对其进行复核,两种方法计算所得到的排涝模数非常接近,可以相互佐证,工程最终采用了Mike Urban模型计算结果。采用的计算方法可为城市地区排涝泵站排涝模数的计算提供参考。

三河口水利枢纽混凝土骨料料场选择

砂石骨料为混凝土最主要的原材料,一般分为天然砂石料和人工骨料。料场的选择与规划对工程的投资规模、顺利建设均起关键性作用,而料场选择的因素很多,要考虑料源的交通运输条件、天然料场的级配、人工料场的覆盖层厚度、可加工性、碱活性等因素。在三河口水利枢纽设计过程中详细的进行了天然骨料和人工骨料的比选,最终确定采用柳木沟人工骨料料场。

无人驾驶碾压筑坝技术行驶与制动控制系统研究与工程应用

随着我国经济的发展以及科学技术水平的提升,水利工程智能化技术的应用得到社会各界的高度重视。无人驾驶碾压技术由GPS基站、无人驾驶压路机、通讯中继站和远程监控中心构成,具有无线局域网通讯、自主运行管理等特点,明显提高了碾压混凝土施工质量与筑坝效率,实现了水利工程的电气化、数字化、网络化、智能化。清华大学智能建造团队提出了无人驾驶碾压筑坝技术,本文着重介绍了此项技术以及对行驶与制动系统控制系统的研究,以及在引汉济渭水利项目上的应用。

无人驾驶碾压筑坝预埋件规避方法研究

碾压混凝土拱坝不但体型复杂,而且还埋有大量监测仪器的预埋件,以及施工临时设施,这对于碾压混凝土大仓面连续施工是不利的。对于可以事先设计好预埋件的位置,在无人驾驶碾压过程中增加避障功能。但还存在大量施工过程中临时增加的障碍物,这是无人驾驶碾压作业面临的艰巨困难。如何让碾压机能够探测或感知这些障碍物,且能够采取有效措施是需要解决的关键问题。本文对在引汉济渭三河口水利枢纽建设中,预埋件的规避方法进行了探讨。

旋流阻塞泄洪洞内气水两相流流动特性分段数值模拟研究

在水平旋流洞内设置阻塞会形成阻塞空腔旋转水流,可以大大提高其抗空化性能及消能率。但设置阻塞后,旋流洞段为空腔旋流,阻塞扩散段为由空腔旋流转变为高紊动强混掺气水两相流,流动变得十分复杂。该文在模型试验成果的基础上,采用VOF与Mixture多相流模型分段数值模拟的方法,对旋流阻塞复合内消能泄洪洞气水两相流的流动特性进行了研究。结果表明:分段模拟结果与试验值吻合良好,可以实现精确模拟;起旋器与旋流洞段会形成空腔沿程略有减小且气水界面清晰的三维空腔旋流,空化可能性小;阻塞扩散段与退水洞前段由空腔旋流向高紊动强混掺气水两相流转变,呈现出空腔旋流区、气水混掺区和混掺发展区三个流动特征区。气水混掺始于阻塞均匀段,至扩散段末端已较充分;扩散段中上部存在大尺度漩涡,加剧了气水混掺;湍动能沿程在阻塞扩散段与退水洞前段较大,为主要消能区,横断面上则位于气水交界面混掺区域,气水相互作用加剧了水流紊动;在距起旋器起始端头9.2~15.0倍洞径长度范围的阻塞扩散段的中后部,以及退水洞前部洞顶与两侧壁靠上位置,出现了较小负压,水流空化数小,但水流充分掺气可有效减免空化。旋流洞内设置阻塞有助于增压及掺气减蚀以改善空化条件,同时可以加剧水流能量耗散以提升消能效果,使其在高坝泄洪消能中应用前景广阔。

水平旋流泄洪洞通风量相似性研究

结合公伯峡水平旋流泄洪洞1∶40和1∶60模型及原型试验成果,分析了通气系统的通风机理,依据相似理论研究了通风量的相似性问题。研究表明,水流挟气使空腔内形成负压,通风由通气孔进出口的压差产生;空腔内真空度是原、模型通风量相似的主要影响因素;受通气孔摩阻特性和空腔内气体状态的影响,真空度比尺与几何比尺并不相等,导致通风量比尺与重力相似比尺不符;但对于1∶40模型,旋流洞环流速度最大值为6.2m/s,真空度比尺与几何比尺较为接近,起旋室通风井通风量可近似按重力相似引申。

高效去除低温低浊地表水中有机物中试研究

为提高西北地区饮用水水厂对低温低浊地表水中有机物的处理能力,通过建立网格絮凝—斜管沉淀和机械絮凝—气浮两个中试系统,探究两种工艺及预氧化强化混凝沉淀对低温低浊水中有机物的去除效果与机理。结果表明,网格絮凝—斜管沉淀工艺对浊度、COD_(Mn)、UV_(254)和DOC的去除效果更好,其总运行费用为0.068元/m^(3),低于机械絮凝—气浮工艺的0.180元/m^(3)。在此基础上,选择高铁酸钾、高锰酸钾和二氧化氯对网格絮凝—斜管沉淀工艺进行预氧化强化处理,发现当高锰酸钾投加量为0.6 mg/L时对有机物的去除效果最优。三维荧光光谱(EEMs)平行因子分析结果显示,不同预氧化药剂对不同组分有机物的去除各有侧重。