竖井进流水平旋转内消能泄水道流速分布与消能率的试验研究

本文为“竖井进流水平旋转内消能泄水道的壁面压力分布”一文的相关篇。在该文的基础上本文依据试验资料给出相应的流速分布的试验研究成果 ,并对该种泄水道的消能率进行了分析计算 ,对其消能机理进行了初步的探讨。试验研究结果表明 ,该种泄水道的消能率与起旋器出口的弗劳德数呈线性关系 ;在h D≤1,消能率可近似为常数 ,在其它工况下 ,消能率与相对上下游水位差 (H -h) h的关系为指数形式。

竖井进流水平旋转内消能泄水道的壁面压力分布规律

本文从竖井进流水平旋转内消能泄水道的基本流态出发 ,对该种泄水道中的轴向及环向空腔水流的流速分布提出假定 ,并利用边界条件确定其形式。根据旋转水流r方向的基本微分方程和自由涡流的假设建立了这种泄水道环向空腔水流的压力积分方程表达式 ,并据此定义了这种流动的壁面压力系数。依据试验观测资料对这种流动的壁面压力系数及其影响因素的变化规律进行了分析 ,并给出相应的经验公式 ,从而较圆满地解决这种流动壁面压力等水力参数的计算 。

水平旋转内消能泄水道空腔环流的旋流特性

本文通过对典型的竖井进流水平旋转内消能泄水道空腔环流的试验观测 ,在流速分布的假定下 ,提出与建立了该体型泄水道各种旋流特性的表达式 ,并给出试验观测结果。试验观测结果表明 ,相对于起始断面的各种旋流特性具有明显的分段性质和沿程衰减的特性 ;下游水位对空腔环流的旋流特性有显著的影响。通过理论分析定义的无量纲综合性无因次旋流参数AM ,物理意义明显 ,较全面的反映了各种基本物理量对空腔环流的影响 ,其沿程线性增大 ,表明空腔环流的断面总动量矩的沿程变化率与单位长度上的壁面切应力对轴心的力矩成正比。

超临界流旋涡竖井式溢洪道设计研究

结合沙牌等工程对旋涡式竖井溢洪道的水力学特性进行了试验研究。提出超临界流的涡室优化体型，给出确定涡室和竖井等尺寸的经验公式，并通过流体力学理论方法加以论证。

水平旋转内消能泄水道空腔环流的能动量特性

研究了水平旋转内消能泄水道空腔环流特有的能动量特性.试验观测与分析结果表明:在水平洞的起始段,空腔环流的环向动能沿程急剧减小,进而转化为各占一定比例的环向与轴向动能,并伴随着大量的能量损失;环向的能动量在起始段较大,但在中间段与轴向的能动量比值已接近1,沿程的变化也较小;环向的动能与压能沿程变化相反并互相对应;环向的能量沿程变化规律决定了总能量的沿程变化规律;能量损失与常规的明流或有压泄水道相比大大增加,能量损失机理更为复杂.

导流洞改为旋涡式竖井溢洪道综合研究

结合我国一些水电站工程，对导流洞改建为旋涡式竖井溢洪道进行了综合研究。首次采用了压力短进水口出流为急流的引水道分别同涡井和涡室两种旋涡结构的连接型式，通过水工模型试验优选涡井（室）体型，并系统地研究其设计方法和水力学特性，为今后旋涡式竖并溢洪道设计提供了依据。

旋流式竖井溢洪道竖井的水流特性研究

本文在对旋流式竖井溢洪道的实验研究基础上着重分析了该消能工的消能机理,讨论了水流旋流数和水流的涡粘滞系数与消能率的关系,并建议了简易可行的数值计算方法。在研究中也发现了竖井边壁上的剪应力过大这一在具体应用中需要注意的问题。

导流洞改建为跌流式竖井溢洪道的试验研究

结合某水电站导流洞改建永久性溢洪道试验,研究了跌流式竖井溢洪道的水力特性,并对消力井布置进行了优化研究。研究表明,该溢洪道自环形进水口以下采用突扩方式与竖井连接所形成的脱壁水流结构,与传统的贴壁式竖井的水流结构具有明显不同,不仅可以有效避免竖井段因水流流速较高可能造成的空化空蚀破坏,降低施工难度,而且有利于水舌掺气并促进消力井消能。该研究提出的消力井优化布置体型,与传统的布置形式相比具有更高的消能效率,消能效率可以达到83%以上。

旋流式竖井溢洪道的过流能力及蜗室与锥形渐缩段的水力特性研究

本文对旋流式竖井溢洪道进行了实验研究和理论分析,给出了流量系数、蜗室与锥形渐缩管中的空腔形状、能量损失和其它水力参数的实验结果及近似计算方法。

竖井孔板泄流消能塔的水力与振动试验

简述了导流洞改建为永久泄洪洞时的不同消能方案和井式溢洪道的特点，给出了竖井与多级孔极组合式泄流消能塔的水流与振动试验实例，振动试验时模拟了塔基的力学特性，具体试验虽是针对一尾矿坝进行的，但这种结构形式和试验结果对水利工程设计也有一定参考价值．

高水头竖井式溢洪道结构动力分析

竖井式溢洪道是一种具有突出工作特性的高水头河岸式泄水建筑物,在我国西部高山峡谷地区水电资源开发的进程中发挥着越来越重要的作用。为了评价竖井式溢洪道竖井段的抗震安全性,运用三维动力有限元技术,采用振型分解反应谱法对金平水电站竖井式溢洪道竖井段的应力变形等动力反应特性及其稳定性进行了计算分析,并分析了竖井背面岩体对竖井动力特性的影响。计算结果表明:结构的位移和应力情况在地震荷载和一定的约束条件作用下表现出一些特定的规律,位移和应力值均满足结构安全性的要求;竖井的整体稳定性满足要求;竖井背面岩体对提高竖井的抗震性能有一定的帮助作用。

贮灰场排洪竖井排洪能力及流态数值模拟计算

本文采用VOF方法来跟踪自由水面对大型贮灰场排洪竖井进行了数值模拟计算,利用物理模型试验数据验证了计算成果。计算研究了排洪竖井的排洪能力及主要工况流态。研究成果表明排洪能力数值模拟值和试验实测值十分吻合,数值模拟流态逼真。由此证明:数值模拟计算可以取代物理模型试验。

适合高坝的坝身旋流式竖井溢洪道设计

针对我国西部地区水电工程开发面临的坝高、流量大、河谷窄等问题,提出了新型的旋流式竖井溢洪道泄洪消能,并通过实验验证,为其结构设计提供了依据.

清远抽水蓄能电站潜水起旋墩竖井旋流泄洪洞研究及应用

传统的环形堰竖井泄洪洞存在进口易产生漩涡影响泄流,由此产生振动、竖井壁负压等负面效应,清远抽水蓄能电站结合工程特点,研究出一种带有潜水起旋墩的环形堰竖井旋流泄洪洞,在不同流量下使水流沿竖井井壁产生旋转,消除竖井的负压,避免产生空蚀,并达到消能效果。经济及技术指标明显优于溢洪道和常规泄洪洞,具有推广的价值。

竖井溢洪道水力特性试验研究

近年来我国高水头水电站建设发展迅速,而许多有开发价值的坝址多分布于西南和西北的高山峡谷地区。在这些地区的大江大河上修建电站,在施工导流方面,由于受到高山峡谷地形的影响,往往需要修建数条尺寸较大的导流隧洞。将高坝导流洞改建为永久性泄洪洞,为了解决高速水流带来的种种问题,往往采用内消能工,将大部分水流能量消散在泄洪建筑物内部,以降低洞内流速,减轻高速水流对下游河床的破坏。通过水工模型试验,对具有消能井结构的竖井式溢洪道的水流流态、压力特性及消能率等水力学问题进行了研究。结果表明,此种消能形式的竖井溢洪道由于大量的掺气作用,因此缺乏发生空蚀现象的条件,并且由于具有很高的消能率,因而可满足工程的消能要求。

地下厂房设置单级竖井解决超深电缆出线的研究

针对目前地下厂房超深电缆出线竖井,通常采用两级竖井所存在的不足现状,超深竖井设置成单级竖井加耳洞的型式,取消分级竖井的中平洞及施工支洞,可以有效地节省工程投资,符合"安全可靠、节能环保、经济适用"的设计原则和设计理念。

超高水头大泄量竖井旋流泄洪洞消能机理数值模拟研究

鉴于传统模型试验对竖井内旋转水流的流速测量难度较大,采用Realizableκ-ε双方程紊流模型,并结合VOF法,对某一超高水头大泄量竖井旋流泄洪洞进行数值模拟,对比分析了水流流态、空腔直径、井壁压强及旋流角等水力要素的模型试验和数值模拟结果,在此基础上,计算了不同断面的能量大小,获得了竖井旋流泄洪洞各部位的消能形式及消能率分布。结果表明,竖井起始部位主要消去旋转水流的切向动能,占总能量损失的6.19%;中间部位主要消去旋转水流的位能,占总能量损失的21.18%;下半部位利用环状水跃及水垫池消去旋转水流大部分的剩余能量,占总能量损失的58.69%。

导流泄洪洞强度计算及边坡稳定分析

考虑泄洪洞混凝土及进口岩体的物理力学性能,基于弹塑性本构模型和Drucker-Prager屈服准则,采用三维有限单元法,对泄洪洞建立力学模型并进行应力分析;应用强度折减系数法分析了进口边坡岩体稳定性,根据稳定判别依据得到了泄洪洞边坡稳定的安全系数。

某水库溢洪道方形消力竖井优化研究

某水库工程侧槽式溢洪道方形消力竖井水工模型试验表明,由于竖井断面尺寸和深度较小,宣泄校核洪水时部分水流直接冲击泄洪洞段进口底板,造成洞进口段流态恶劣。宣泄校核洪水时竖井段各测点的计算空化数介于0.13~0.82之间,井壁处个别位置的空化数略小于初生空化数,可能产生空蚀。设计洪水和校核洪水时消能竖井消能率约为53%。应用RNGk-ε模型并结合VOF方法通过系列数值模拟试验对消力井的设计方案进行修改优化,提出了增加消力井深度至8m、方井宽度增加至8m的方案,其余尺寸不变。数值模拟数据表明,消力井的尺寸满足设计和校核洪水的安全泄流要求,校核流量工况消能率达到65.55%,消力井最大负压相对于原方案降低了约为50%,最小空化数由原方案的0.13提高到了0.38。

大水沟水库右岸溢洪道边坡稳定性研究

大水沟水库溢洪道开挖后 ,右岸边坡发生了滑动失稳。根据实际地质资料 ,对滑坡发生的机理进行了分析 ,在此基础上 ,针对边坡内部排水和表面排水保护、卸荷及抗滑桩等综合加固措施 ,进行了相应的稳定分析计算和评价。文章建议尽早埋设边坡内部观测仪器 ,这对于了解边坡的稳定性具有重要意义 ;同时 ,测斜观测手段将为了解右岸边坡施工及运行期的安全提供极为重要的资料。