侧式进/出水口各孔道流量分配差异及影响因素

对于抽水蓄能电站侧式进/出水口各孔道流量分配,现有设计规范规定进/出水口相邻中边孔道的流量不均匀程度不宜超过10%,但实际工程设计难以达到此要求.本文以某抽水蓄能电站侧式进/出水口为例,通过优化进/出水口各体型参数,利用数值模拟方法研究各孔道流量等水力参数,重点分析分流墩布置对各孔道流量分配的影响及其规律,试图使进流工况和出流工况相邻中边孔道的流量不均匀程度均最小.研究表明,改变扩散段分流墩布置能有效改善流量不均匀程度.对于3墩4孔侧式进/出水口,相邻中边孔道的流量不均匀程度在出流工况下随中边孔宽度比增大而增大,在进流工况下随中边孔宽度比增大而减小;当中边孔宽度比增大且中墩后移距离减小时,出流工况和进流工况下的流量不均匀程度均减小.对于2墩3孔侧式进/出水口,相邻中边孔道的流量不均匀程度不论在出流工况下还是在进流工况下,均随中边孔宽度比增大呈先减小后增大的规律.优化后的3墩4孔侧式进/出水口的中边孔宽度比取0.228∶0.272,中墩后移距离取0.36D(D为隧洞直径),其相邻中边孔道的流量不均匀程度均较优,在出流工况下为18.47%~19.43%,在进流工况下为19.82%~19.83%;优化后的2墩3孔侧式进/出水口的中边孔宽度比取0.310∶0.345,其相邻中边孔道的流量不均匀程度均较优,在出流工况下为19.47%~19.63%,在进流工况下为18.66%~18.67%.相邻中边孔道的流量不均匀程度较难满足不宜超过10%的设计规范要求.研究成果将有助于《抽水蓄能电站设计规范》中关于进/出水口水力指标要求的完善.

高低温试验箱温度均匀性调节技术研究

温度均匀性是保证高低温试验箱实验结果有效性和可信性的重要指标。现有关于高低温试验箱出风口气流组织形式对温度均匀性影响的研究主要通过仿真模拟技术,并且都忽略了试验箱风道在宽度方向的不均对试验箱整体温度均匀性的影响。通过对设备温度均匀性、调节复杂度、能耗情况等进行比较,在内箱容积均为1000 L的高低温试验箱中,实验了3种不同的温度均匀性调节技术,即可调百叶、热气除霜、双边进蒸发器等。结果发现双边进蒸发器技术更加有益于设备风道内部换热,可有效排除因试验箱风道温度不均对实验结果的影响,并且在同一试验箱中分别实验了3种出风口形状(正方形、圆形、菱形)及不同风速下试验箱的温度均匀性。结果表明:风速对环境试验箱的影响很大,风速越高,试验箱温度均匀性越好。当风速相同时,在高温工况下,出风口形状对试验箱温度均匀性的影响很大,方形出风口温度均匀性最好;在常温及低温工况下,出风口形状对试验箱温度均匀性的影响很小。

提高石油管用钢钢包自动开浇率的研究与实践

为了提高石油管用钢钢包自动开浇率,降低烧氧引流、裸浇等异常操作对钢水洁净度的影响,进而提高管坯质量,深入分析了钢包状况、热修操作、电炉出钢口使用次数及形状、电炉出钢操作、冶炼材质及引流砂理化性能等对钢包自动开浇率的影响,并从调整钢包出钢位置、优化出钢口形状、提高座砖抗侵蚀性能、规范热修操作及优化引流砂理化指标等方面,提出改善钢包自动开浇率的措施。采取相应措施后,钢包自动开浇率从原来的90.4%提高至99%以上。

叶片型线与离心泵性能优化的研究

以某型离心泵为研究对象,研究了叶片出口边倾角与某型离心泵性能的关系以及叶片包角对某型离心泵性能的影响。在所有外在条件保持不变的前提下,设定相应的叶片出口边倾角;通过实验对比不同叶片出口边倾角下的叶轮性能,得到某型离心泵的最佳叶片出口边倾角为76°。在保持最佳叶片出口边倾角的前提下,选择不同的叶片包角来设计相应的叶轮,最终经过实验对比分析得出:在最佳叶片出口边倾角为76°的前提下,当叶片包角为195°时,可以使某型离心泵性能最高,比其他叶片包角设计的叶轮性能高3%左右。

高大型进出水口塔施工测量

通过高大型进出水口塔混凝土施工测量实践,从施工控制点布设、施工放样方法的确定以及特殊部位的施工监测和形体验收测量,总结了复杂体形混凝土施工测量方法,该测量方法大幅度提高了工作效率且保障了混凝土的整体精度,为大型混凝土测量积累了宝贵经验。

堰塞体溃决离心模型试验供水系统关键技术研究

堰塞体溃决洪水洪峰流量及洪水时程曲线特征的预测是堰塞湖应急抢险及下游风险控制方案制订的重要依据。堰塞体溃决的离心模型试验,在研究堰塞体溃决机理、溃决过程及溃决洪水的历时曲线特征方面独具优势,但离心模型试验供水系统的设计,涉及到从外部静止状态到高速旋转状态的模型中连续供水,同时还要保证堰塞体溃决过程中上游水位为设定的常水头,是堰塞体溃决离心模型试验中的关键性的一大难题。本文围绕以上难题,设计了一种环形水箱以解决从静态到动态模型的连续供水问题,通过理论分析,确定了环形水箱中可提前注入的最大水量。另外在试验箱设置了竖井式溢流口,可以排出高出设定常水头的水体,保证了上游水位的稳定。通过以上设计有效地解决了供水系统中的关键难题,并在后续堰塞体溃决离心模型试验中得到了验证。

溢洪道转弯出水渠体型及出口防冲措施优化研究

西洋河水库除险加固工程新建溢洪道通过出水渠转弯将下泄水流在京新高速前导入下游河床,转弯角度达54°。初设方案水工模型试验中弯道水流明显偏向左侧,渠内水流出现波状分界,两侧边墙出现回流,流态较差,导致出口水流扩散后左侧冲向高速桥墩,下游河床冲刷严重,无法满足消能防冲要求。采用FLOW-3D软件对出水渠体型优化方案进行了数值模拟,并进行了推荐方案的物理模型试验。研究成果表明:优化后的矩形断面平坡出水渠,水流束窄效果较好,渠内回流消失,流态明显改善。出水渠体型优化后渠内流速增大明显,因此针对下游防冲措施进行了不同方案对比,并推荐了可行方案。

中深层U型地热井取热影响因素数值模拟研究

在“采热不采水”的背景下,U型地热井是实现中深层地热高效开采的一种重要手段.结合河南豫东地区地质与储层资料,以建设3000 m深U型地热井为对象,通过数值模拟研究了20年运行情景下运行参数对取热和出口温度的影响.结果表明,在满足该区用户负荷情况下,合理的注入水温度为9℃、流量为120 m^(3)/h;若要求较高的出口温度,建议采用导热油作为工作介质;在长期运行情况下,工作介质类型和流量影响水平取热段的温度扰动突破时间,出口温度在该时间之前基本保持稳定;建议从负荷要求和长期运行角度出发,优化确定合理的运行参数.

出口形式对双S弯排气系统红外特性影响研究

以轴对称收扩喷管为基础,利用截面曲率控制的方法并结合流量匹配原则,设计生成了不同出口形状的双S弯喷管。采用CFD数值模拟技术获得了6种模型的流场特征及组分浓度分布,在此基础上利用逆向蒙特卡洛方法对其进行了红外辐射特征研究,先后对比了不同模型的后半球红外辐射强度空间分布、探测面辐射亮度分布以及后半球锁定距离空间分布。研究结果表明:双S弯喷管能够有效减缩目标红外信号,出口形状对排气系统红外辐射有一定影响,梯形出口模型的红外辐射强度明显低于矩形出口以及椭圆出口模型,相比基准模型至少使红外辐射峰值减缩70%;随着梯形下底角的减小,其红外辐射强度逐渐降低;在推力损失可接受范围内利用合适的梯形出口能进一步降低排气系统的红外辐射强度。

抽水蓄能电站侧式短进出水口水力优化研究

结合某抽水蓄能电站的设计,对该侧式进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失等水流特性进行了水力模型试验与三维数值模拟,并对原设计体型成功地进行了优化.数值计算采用RNGκ-ε模型,应用多子区域组合法求解,压力耦合计算采用SIMPLEC.研究结果表明,计算与试验结果吻合较好.通过对抽水蓄能电站侧式短进出水口分流墩、顶板和边墙等流道结构的体型优化,解决了在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题.

渣层厚度和出流口形状对汇流旋涡下渣的影响

通过冷模拟实验考察了冶金容器中渣层厚度和出流口形状对产生汇流旋涡临界高度的影响，揭示了汇流旋涡临界高度随渣层厚度变化的基本规律，论述了水平形出流口对降低汇流旋涡临界高度、抑制卷渣、提高钢质量和钢水收得率的优越性。

竖井式进/出水口布置形式对水流特性的影响

抽水蓄能电站竖井式进/出水口总体布置及边界复杂,水流条件易受体型轮廓影响。为研究进/出水口布置形式对水流的影响,在计算方法得到试验验证的基础上,采用基于VOF两相流的RNG k-ε湍流模型对工程中常见的布置形式进行三维数值模拟,分析了扩散段形式和分流孔数对水头损失、流速分布及流态的影响。研究成果对竖井式进/出水口的水力设计具有重要参考价值。

乌东德水电站表孔体型优化研究

乌东德水电站坝址处河谷狭窄,覆盖层深厚,施工详图设计阶段拱坝厚高比增加,表、中孔相对位置发生变化,存在表孔自由溢流水体击打中孔弧门、表中孔水舌碰撞后形成的横向溅水冲击透水边坡及水垫塘底板冲刷较深等问题。通过1∶50水工整体模型试验及方案比选,对表孔出口位置、型式进行了优化研究,使表孔水舌横向扩散,纵向分层明晰,表中孔碰撞消能后水垫塘底板冲刷轻微,边坡横向溅水强度基本与自然降水相当。研究成果可为工程设计及安全运行提供技术支撑。

侧式短进出水口水力试验及体型优化

本文结合大树子抽水蓄能水电站下库进出水口试验任务,对侧式短进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失、库区流态等水流特性进行了水力模型试验研究。对原设计体型成功进行了优化,使各项水力参数达到比较理想的效果,解决了抽水蓄能电站侧式短进出水口在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题。

利用多岛遗传算法的侧式进/出水口体型优化研究

水工建筑物体型优化一般通过物理模型试验或数值模拟对设定体型进行水力特性研究,针对不利的水力指标调整体型再进行研究,直至获得满意的较优体型,这是传统的做法。双向水流条件下的侧式进/出水口体型优化可视为多目标优化问题。本文将加权后的水头损失系数定为目标函数,以孔口断面流速不均匀系数和孔口间流量不均匀系数为约束条件,将多目标优化转化为单目标优化,利用多岛遗传算法进行进/出水口体型优化,可以获得最优体型。此外,参数化建模方法和基于CFD的响应面模型的应用,加快了建模与数值模拟速度,提高了优化效率。以某下水库侧式进/出水口为例,按照本文方法得到的推荐体型与原体型相比,进/出流的总水头损失系数降低3.35%,出流时流速不均匀系数减小14.50%,进/出流的流量不均匀系数均小于20%。该研究方法为水工建筑物体型优化提供了便捷的途径。

河岸形态对低水头枢纽船闸口门区水流条件影响研究

通过概化模型计算并结合工程实例分析,研究了凹形和凸形河岸对低水头枢纽船闸口门区水流条件的影响,指出了对低水头枢纽船闸口门区通航水流条件相对有利的河岸形态。不仅可作为枢纽总体布置阶段船闸优化布置参考的一个方向,而且在枢纽坝址选择阶段就可以加以考虑,以减小枢纽总体布置的难度及工程量,为船闸通航创造良好的水流条件。

功果桥电站大坝底孔设计

对功果桥大坝底孔进行优化设计,以达到简化水工建筑物结构布置,降低大坝施工难度和提高工程效益的目的。对选定方案底孔进行体型及细部结构设计,并结合水工模型试验进行验证,确定设计的合理性。

超稠油组合油嘴放喷装置的研究与应用

超稠油井放喷采用五级油嘴控制放喷产液量,在调换油嘴前后,产液量会发生大幅波动,并且随着含水下降,油液黏度增大,经常出现放喷“假死”现象,影响油井放喷时效及下泵时机。为此,研制了组合油嘴放喷装置。该装置设计了异形过流口和柱形阀芯,异形过流口通过前、中、后3段不同曲率的设计,过流面积可与放喷平稳期、急速期、缓速期的放喷量相适应;通过异形过流口与柱形阀芯配合,阀门开度与放喷量线性匹配,实现放喷量的无级平滑调节;通过优化设计异形过流口位置,降低放喷时井口能量损失。该技术在辽河油田现场应用113井次,累计缩短放喷时间4123.0 h。该技术可对超稠油井放喷制度的优化提供参考。

黄河小浪底枢纽泥沙问题的试验研究

本文利用小浪底枢纽多年模型试验资料，总结了黄河小浪底枢纽泄水建筑物进口弯道凹岸侧向进水口前的河势流态、水流结构、含沙量分布、异重流、淤积地形及漏斗形态等特点，提出了泄水建筑物进口布置及运用的原则．

大型泵站蜗壳出水流道型线的优化与试验

对大型泵站蜗壳出水流道的型线进行了多方案的优化设计和试验研究:将导水锥型线进行了优化,在流道宽度不变的条件下,仅将出水室蜗壳段弧线曲率半径适当加大,同时延长扩散管的长度,减小扩散管出口及蜗壳断面流速.最终得到了水力性能优良的蜗壳出水流道型线方案.在模型比为10.27,叶片角度(-2°)和转速(1400 r/min)都保持不变的情况下,该流道形式的模型泵装置效率达到78%以上,比优化前提高了6个百分点,达到或已超过常用流道型式立式泵装置效率,为蜗壳进出水流道在大型低扬程泵站中推广和应用奠定了基础.