典型非均匀推移质输沙率公式适用性比较

基于等中值粒径的“单、双峰型级配”推移质输沙试验以及“驼峰”输沙率试验数据,选择Einstein、吴伟明、Wilcock和吴保生等4种典型非均匀推移质输沙率公式计算“单、双峰型级配”推移质输沙率,将两种级配的输沙率比值及曲线形态与试验成果对比分析。结果表明:吴伟明公式在反映“单、双峰型级配”推移质输沙差异上表现最好,这4种公式均无法反映“驼峰”输沙率现象。基于多参数考虑的Patel公式较这4种公式能更好地反映上述两种现象。充分考虑床沙级配对分组沙起动切应力和输沙有效Shields数的影响,是提高非均匀推移质输沙率公式精度和适用性的关键。

超长龙落尾式溢洪洞水力特性研究

以某大型水利工程中的2号龙落尾式超长溢洪洞为研究对象,采用k-ε双方程紊流模型,结合1∶50正态水工模型结果,对特征水位下的溢洪洞各项水力学特性进行分析,以探究超长溢洪洞垂向流速沿程分布规律及水翅成因。结果表明:①数值模拟与模型试验结果之间的吻合较好,验证了数值模拟的可靠性和准确性。②龙落尾式溢洪洞的布置减小了高流速破坏的风险,同时在掺气坎区域形成稳定的掺气空腔,表明布置方式是合理的。③超长溢洪洞垂向流速分布中心区与对数分布拟合较好,而靠近底板和水面的区域则更符合抛物线分布。随着流程的增加,超长溢洪洞的断面流速分布不均匀度增大,高速流速区逐渐向靠近水面的中上部集中。④在变坡处,掺气坎前垂向流速分布不均匀,坎后的水舌与龙落尾段底板的交角较大,导致两侧边墙出现强水翅,建议采取措施消除这些不利影响。

高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析

高坝明流泄洪洞的掺气减蚀问题倍受关注。以溪洛渡水电站3#泄洪洞为研究对象,结合大比尺单体模型试验成果,应用分段计算方法对泄洪洞掺气减蚀问题进行了三维紊流数值模拟分析。结果表明:泄洪洞各道掺气坎布置合理且有稳定掺气空腔,掺气坎体型基本合理,明流段洞顶余幅足够。泄洪洞反弧段及末端一段区域水力特性复杂,应重点关注此部位的设计及施工问题。对于高流速、大梯度泄洪洞水力学问题,采用分段计算能提高计算速度。

“陡坡＋跌坎”式消力池板块稳定特性试验研究

通过大比尺(1∶40)物理模型,对某大型水电工程溢洪道"陡坡+跌坎"式消力池这一新型消能工底板稳定性进行了试验研究,得到了水跃完全或部分发生在陡坡段时,消力池不同位置板块的脉动压力、板块上举力频幅特性的分布规律与特征.试验表明水跃跃首部位始终是板块最易失稳区域,当单宽流量达到一定值后,跌坎下一段区域也是失稳重点关注区.对试验结果深入分析后表明:水跃跃首区域上举力均方根大致为脉动压力均方根0.55倍,其它区域为0.2倍,水跃跃首区域最大上举力大致为4.2倍脉动压力均方根,其它区域为1.5倍.揭示了此消能工上举力与脉动压力点面转换指标、底板稳定控制指标与挑跌流消力池的一致性;而消力池平底段采用透水底板可有效降低板块上举力,减小响应趋势基本呈指数分布,并与开孔率呈正比关系.

闸孔出流水气二相流三维数值模拟

采用k～ε双方程紊流模型和VOF方法追踪自由表面,对闸下出流进行了水气二相流三维数值模拟,计算结果和实验结果吻合良好,表明用此方法对闸下出流进行数值模拟是可行的.

变坡处掺气坎空腔回水研究

采用断面模型试验研究了变坡处掺气设施的空腔回水问题.指出可能存在掺气挑坎临界高度,挑坎高度小于临界值,淹没水深与挑坎高度成正比关系,挑坎高大于临界值,淹没水深与挑坎高度成反比关系;可采用高跌坎间接提高底空腔进气口高度的方法消除或减轻空腔回水的不利影响;通过试验发现,坎前水深一定时,淹没水深与各水力参数基本成近线性规律变化.最后和整体模型试验结果进行对比,指出对空腔回水的研究不受比尺大小的影响.

岸边溢洪道过流体形的数值模拟分析

以某大型水电站溢洪道中槽为研究对象,应用数值模拟对其体形进行分析。通过与1∶40物理模型试验成果的对比表明,数值模拟能较好地对溢洪道泄流能力、分流墩后水面爬高现象、溢流堰压力特性、掺气坎空腔形态、挑流鼻坎压力特性等主要水力学参数进行模拟,且可信度较高,计算结果验证了溢流堰体形、掺气坎及挑流鼻坎体形基本可行。通过计算还表明,标准k-ε双方程紊流模型不能重现掺气设施空腔回水;VOF模型虽能对泄槽底板气相分布进行定性模拟,但不能对与掺气相关的水力参数(通气井风速、空腔负压等)进行定量计算,通气井尺寸设计需参照物理试验成果。

水力学模型试验两种参数的测量不确定度评定

将测量不确定度与水工模型试验结合起来,对水工模型试验测量中常见的2种检测参数(流量、流速)进行不确定度评定。评定结果表明:①对流量检测不确定度影响最大的参数是堰上水头,其次是堰宽、堰高。因此,在堰上水头的测量过程中应注意各操作步骤精度的控制,量水堰制作过程中应特别注意堰宽的控制。②对流速检测不确定度影响最大的是水体脉动及位置误差,由于水体脉动无法人为控制,因此应特别注意每次测量时测点位置的控制。

数值计算在水力学研究中的应用概述

提出了数值计算在水力学研究中的重要性;介绍了目前流体计算中常用的计算模式和数值计算方法,并对其在水力学计算中的应用做了说明;介绍了目前水力学数值计算的难点及研究进展。

掺气坎空腔回水问题分析

以研究空腔回水的重要性为出发点,概述空腔回水的危害、掺气坎空腔回水的影响因素及目前解决空腔回水的一些措施。提出在研究空腔回水的过程中,可始终围绕来流条件与边界条件两大前提,由"果"追"因",以达到高效减轻回水的目的。

基于泄洪洞数值模拟的计算经济性分析

以某水利工程泄洪洞为研究对象,分析其过流面体型特点,提出了分块结构化网格、贴体网格和非均匀网格相结合的网格剖分方式;针对洞内水流流动特点,应用了分段式数值模拟的方法,并用数值试验证明了其计算的高效性,为下阶段进行系列掺气坎体型优化计算打下了基础。

一种免棱镜全站仪的泄洪水面动态观测新方法

针对现有测量方法无法高效地进行动态观测泄洪水面线的不足,提出了一种免棱镜全站仪的水位线测量方法。首先,在待观测的水面线上方附近确定一容易观测点作为工作基点,利用全站仪测得工作基点的高程以及与测站间的距离;然后,瞄准待测的动态水面,并及时测得待测点的水平角和竖直角;最后,利用待测点与工作基点的三角关系,推算出待测点与工作基点间的高差,得出水面线的高程。该方法可以克服观测点位于波浪区内,反射信号弱、出露时间极短无法直接测量待测点的高程问题,实现波浪影响区内点的实时、快速、高效的测量。

弯道水力学研究现状与进展

研究弯道水流的水力特性对充分利用其特点来为工程服务,确定枢纽的闸顶高程、取水口的位置和工程的防冲具有重要意义.由于弯道水流流态十分复杂,目前弯道结构特征对水流特性的影响机理尚有待深入研究,本文对弯道水流的研究现状和进展进行了全面述评.

金属微孔管制造微气泡的研究

用金属微孔管制造微气泡是一种比较新颖的气泡制造方法。研究了由金属微孔管内外压差提供推动力，推动管内气体从管上的微孔流出，在管外壁形成微气泡，管外高速流过的剪切流把气泡带走，形成气液混合水的气泡制造方法。微气泡的大小和数量通过改变管内外的压差和管外剪切流速度来控制。实验结果表明，产生的微气泡直径在20～70μm之间变化，数密度在0．53×10^３～1．01×10^3个／mm^3之间。

水工模型多条有压隧洞联合泄流糙率校正方法

针对水利水电工程多条有压隧洞联合泄流时传统的糙率修正方法工作量大且精度不高这一问题,对多条有压隧洞联合泄流的糙率校正方法进行研究,采用一封闭的方程组求解各有压隧洞的水位校正值和实际过流量。此方程组考虑了有压隧洞间的互相影响,且仅需测量1组次多条有压隧洞同时泄流时的水位、流量数据。该方法在金沙江流域其宗水电站5条有压隧洞联合泄流模型试验中的应用表明,计算简单方便,可节省大量时间,糙率校正后的试验结果准确可靠。

薛城水电站枢纽工程水工模型试验研究

薛城水电站枢纽模型试验研究涉及到枢纽建筑物泄流能力,库区的冲淤形态,取水防沙,冲沙闸排沙及运行方式,拦沙坎的拦沙效果等水力学问题。通过模型试验对设计进行检验并提出相应优化建议。

观音岩水电站二期截流工程试验研究

观音岩水电站二期截流工程原方案采用单戗立堵截流,但存在水位落差大、水流流速高、截流单宽功率大、抛料流失大等困难,顺利截流难度很大。通过截流模型试验研究,推荐采用双戗截流方案,大大降低截流难度,较好解决了截流困难。

水力学原型观测中正负压传感器的使用问题

介绍正负压传感器在水力学原型观测中的率定问题和通气管不能通至大气的问题,以及对观测成果的影响。正负压传感受器率定时,当现场受条件所限时,用正压段的率定成果代替全量程率定,绝对误差和相对误差变化不大,是可以满足水力学观测要求的。传感器通气管在不具备条件时,可以不引至大气中,产生的误差相当于降低一个精度等级。传感器制作时,可以采用尽可能大的背压腔,减小通气管封堵引起的误差。

黄登水电站泄洪消能试验研究

简述了黄登水电站可行性研究阶段枢纽泄洪消能防冲试验,水垫塘为定床和护岸不护底两种试验情况,对溢流表孔及左右岸放空底孔体型的优化。

草海水体置换与地质、气候灾害

水体置换是草海治污的重要方式之一,置换时水位将大幅度降低。就水位降低过程中是否会发生灾害性地质与气候问题进行了分析论证。结果表明,滇池草海水体置换是可行的,地质及气候问题影响甚微。