基于水气两相模拟的薄水舌、大落差水力特性分析及结构影响分析

对高拱坝深孔小开度泄流时,薄水舌、大落差条件下的水力特性及对水垫塘底板结构影响进行分析。通过水力学规范公式、刘培清等人总结的经验公式对不考虑空气阻力、掺气作用时的临底水力特性进行分析;并考虑水气两相作用,采用数值模拟方法对比研究薄水舌、大落差条件下,空气对水舌的阻力及掺气作用,分析临底水力特性及结构影响,为通过坝身孔口实现水垫塘反充水的思路提供支撑,为类似研究和工程应用提供借鉴和参考。

双液灌浆在某水电站防渗帷幕工程中的应用

某大型水电站水垫塘廊道防渗灌浆工程中出现灌浆孔无压无回的异常问题,通过孔内摄像、岩芯分析、示踪法等方法确定灌浆孔内存在渗漏通道。结合工程实际并参考同类案例,拟采用水泥-水玻璃双液灌浆进行防渗堵漏。现场生产性试验表明:水泥水灰质量比选用1.0、水玻璃选用模数3.2及浓度40°Be′、水玻璃掺量为水泥浆的8%,选用单液式、自下而上、孔口封闭、纯压式灌浆工艺,对地质异常孔具有较好的防渗堵漏效果,能够明显降低廊道渗流量,可为类似工程提供技术参考。

基于固-气-液耦合的气垫船水下辐射噪声数值分析

气垫船水下声辐射是复杂的船体结构-气垫-周围水体三类介质声振耦合过程,其声传递特性是气垫船声学分析中的难点。本文以某全垫升气垫船为研究对象,结合声固耦合有限元法与解析法,探究气垫船水下辐射噪声传递特性。通过建立固-气-液声固耦合有限元模型,计算机械激励与垫升风机声激励,并以试验固有频率修正数值模型;通过声透射解析公式计算空气螺旋桨、燃气轮机等设备声激励辐射的水下噪声。采用距离左、右舷1 m处线上各点的总声压级作为评价指标。结果表明:气垫船水下辐射噪声为宽带噪声;有限元法计算的水下辐射噪声在低频时集中分布于气垫-周围水体耦合面附近,随着频率的升高,水下噪声增大并逐渐呈不规则干涉状分布;空气螺旋桨等声激励直接辐射水下噪声主要为近场低频噪声,在设备声激励辐射范围内声压平均占比约为40%。本文揭示的水下辐射噪声传递特性对气垫船减振降噪具有重要指导意义。

输水工程大直径钢管外包混凝土垫层结构研究

为研究输水工程中垫层弹模和厚度对钢管外包混凝土结构应力分布的影响,确定垫层参数的最优取值,以引汉济渭二期输水工程为背景,运用有限元软件,对大直径钢管外包混凝土垫层结构进行分析研究。确定钢管及外包混凝土在垫层不同弹性模量、不同厚度下的应力状态。结果标明:设置垫层后,外包混凝土主应力明显降低,有效改善钢管及外包混凝土的应力分布;随着垫层弹性模量的减小,钢管的等效应力逐渐增加,外包混凝土的主应力逐渐减小;垫层厚度小于20 mm时,外包混凝土最大主应力随垫层厚度增大而减小,厚度大于20 mm时,外包混凝土最大主应力减小情况不显著,垫层最优厚度10~20 mm;垫层弹性模量和厚度同比例时,钢管等效应力和外包混凝土主应力基本不变。研究成果对输水工程中大直径钢管外包混凝土垫层结构选择具有参考意义。

气垫调压室联合单向塔的停泵水锤防护研究

针对某长距离、大流量、高扬程泵站加压供水工程,对事故停泵进行模拟。结合工程地形特征,提出采用气垫调压室和单向塔联合防护的方法,并结合管道压力控制要求,对泵后阀门关闭规律及调压室阻抗孔径进行敏感性分析。结果表明,气垫调压室可有效防护停泵水锤及泵后阀快速关闭产生的关阀水锤,单向塔解决了气垫调压室持续补水导致的局部高点低压问题,保护了高点管段安全。联合防护方案可显著减小气垫调压室体积,节约工程成本。另外,泵后阀关闭规律及气垫调压室阻抗孔面积对管道的水锤压力影响较大,关阀过快或阻抗孔口面积过大会导致管道正压超标;关阀过慢或阻抗孔口面积过小会导致管道出现较大负压,具体工程需结合过渡过程模拟进行优化,对于本工程,经过模拟优化,阻抗孔口直径取0.8 m,泵后阀采用5 s直线关闭,结果可满足调保计算要求。

长周期强浪条件下防波堤结构优化设计

针对长周期强浪海况下越浪水体对防波堤内坡护面块体冲击作用大的问题,以地中海某油气港改扩建工程为例,通过对局部三维物理模型试验和水利行业标准的研究,提出加宽挡浪墙底板后沿形成悬挑防护结构的优化方案,并分析其稳定性结果。结果表明,挡浪墙底板加宽悬挑部分可以掩护内坡顶部护面块体免于越浪水体的直接冲击作用;超出悬挑后沿的护面块体位于水面以下,当水深达到一定厚度时,可消减越浪水体大部分能量,护面块体稳定性满足要求。相比于加高挡浪墙和加大内坡护面块体,悬挑防护方案增加成本低、防护效果好。

不同发泡倍率聚乙烯醇基缓冲包装材料性能

目的探究聚乙烯醇(PVA)基发泡材料的缓冲包装性能,为PVA基发泡材料应用于易渗出水溶性液体的产品包装提供一定的理论依据和实践经验。方法采用化学发泡法制备不同发泡倍率的PVA基发泡材料,研究其微观结构、吸水性能和不同条件下的缓冲性能。结果不同发泡倍率下,5种密度PVA基发泡材料均具有良好的吸水性和保水性,且吸水率越高,保水性越差。在干燥状态下,材料的质地较硬,且其缓冲性能随着发泡倍率的增大而减小,材料吸水后变得柔软且富有弹性,当吸水率达到58.0%后,材料的缓冲性能则急剧下降。结论经综合比较,密度为0.146g/cm^(3)的PVA基发泡材料具有良好的吸水性能、保水性能和缓冲性能,在材料的吸水率低于58.0%时,可满足易渗液体容器的锁水和缓冲包装需求。

BIM技术在深水承台双壁钢板桩围堰施工中的应用

在桥梁深水承台围堰施工时,由于水深、侧压力大,如何确保围堰稳定性、防水性、安全性是施工的难题。文章结合京滨高铁北辰大桥跨青龙湾减河桥工程实际,基于BIM技术,对深水承台双壁钢板桩围堰施工工艺进行优化,并介绍了双壁钢围堰加工制作和现场组装工序。为切实增强围堰稳定性,在将双菱形斜撑与对口撑结合的基础上,在迎水面采用H型钢和U型拉森钢板桩组合钢板桩,并在对口撑竖向层之间增加竖杆和斜杆作为竖向支撑,有效避免了围堰出现严重变形,而且保证了桥梁施工安全性及工程质量。

跌落射流冲击竖井底部水池实验研究

在跌落式城市排水竖井中,水流跌落一定距离后,通常携带着大量能量.当它冲击竖井底部时,会产生明显压力脉动,对竖井结构安全产生风险.本文建立排水竖井物理实验模型,研究跌落射流对竖井底部消能池的冲击作用,分析竖井底部的压力脉动与分布以及竖井跌落高度和底部水池深度对冲击压力的影响.结果表明:水平射流冲击竖井井壁后,分为沿竖井壁向下的环形流和自由落体的射流.当跌落水流流量较小时,竖井底部高压区域集中在靠近下游管道一侧;随着流量逐渐增加,环形流面积持续增大,高压区域逐渐由下游侧向上游侧过渡.增加下游管道水深可有效降低竖井底部的平均冲击压力,增加水垫层深度可有效降低竖井底部冲击压力脉动.当水流在竖井中达到最终速度后,继续增加竖井跌落高度将不会产生更大冲击压力.

给排水管道垫层厚度设计方法分析

文中通过建立模型等效公式,对给排水管道的承载力进行分析,并通过合理性研究和换填垫层研究分析对垫层厚度的适用范围进行研究。结果表明,应力与土层深度的变化呈正相关,土层深度越大,应力越大;竖向应力随着深度的变化开始变弱,最终接近于0。由于给排水管的埋深一般较深,会使外部荷载与自重应力相互抵消;条形基础和矩形独立基础一致,垫层厚度与垫层底面附加应力以及承载力特征值成反比;对于给排水管道垫层可通过增加垫层厚度以保证土层的承载力符合要求。

球形高速混床水垫层流动特性数值模拟研究

高速混床是凝结水精处理系统中最常见的除盐设备,对提高热力系统水汽品质具有重要作用。为了揭示高速混床水垫层内的流动规律和阐明流量及水垫层高度对高速混床布水均匀性的影响规律,本文采用Gambit软件进行数值模拟,对一台球形高速混床内的流动规律进行了研究。结果表明,水帽出口形成的射流区域在水垫层内逐渐收缩和衰减,在树脂层表面的上部向周围扩散,在混床壁面区域形成逆流区。高速混床内的流动阻力主要来自于布水板,额定工况下布水板的阻力约占混床总阻力的13.3%。随着流量从870 t/h降低到330 t/h,水垫层内的相对速度偏差略微增大,但区别不明显,最大差值为6.45%。随着水垫层的高度从992 mm降低到592 mm时,树脂层表面的相对速度偏差从0.236降低到了0.079,表明树脂层表面的速度分布变得更加均匀。研究结果可为高速混床结构的优化设计提供参考。

超高水头钢筋混凝土水道充、排水试验方法探讨

阳江抽水蓄能电站下平洞和岔管段静水压力799 m,上水库与下平洞高差达730 m,充排水试验难度超出现有工程经验,本工程引水系统充水方案采用尾水进行反向充水,设置反充水的临时管路,先充下平洞,充至一定高程形成水垫,再利用上库进出水口闸门上的充水阀进行整个引水系统的充水的程序,同时减缓竖井或斜井充排水速率,通过以上措施解决了超高水头引水道充水方案设计难点。

地下水的致灾效应及异常地下水流诱发地质灾害

地下水是诱发和触发近地表地质灾害的最主要因素,在地质灾害评价、预测与防治中具有特殊重要的意义。本文对灾害过程中地下水的地质-力学作用一般原理和规律作了较为全面的分析,提出了地质体水敏性和水敏结构的概念,尤其对地下水的化学作用进行了较为深入的分析。结合具体实例,揭示了两类典型的极端情况下地下水触发地质灾害的特殊机理。一类是大型顺层滑坡发生过程中的地下水的“水垫-楔裂”效应;另一类是深埋长隧道中,地下水在高强度水头压力作用下的“劈裂”效应。两类效应在西南地区斜坡地质灾害和深埋长隧道的修建过程中都具有一定的典型意义。

浅水垫消力池水力特性试验

为解决常规消力池临底流速大,流态不稳等问题,以云南省楚雄州青山嘴水库工程为例,通过水工模型试验,提出浅水垫消力池的体型;揭示了浅水垫消力池的水流流态、流速分布、水面线形态和压力分布等水力特性,并与常规消力池与下挖式消力池进行了对比。结果表明浅水垫消力池有利于降低消力池临底流速,浅水垫的存在改变了消力池内的水流流态,改善了池内水力学特性,消能效果显著。

水垫带式输送机水垫压力场的计算模拟与实验研究

建立水垫流场的二维雷诺方程,利用CFD软件对不同情况下的水垫压力场进行数值模拟。数值计算结果表明,水垫压力场主要是由喷嘴喷出的水产生的静压力组成。水垫压力随着喷嘴直径的增大而增大,喷嘴错位布置比平行布置方式能一定程度上提高水垫带式输送机的承载能力;喷嘴排数和列数也影响着水垫压力的大小和稳定性。研制了水垫带式输送机静态模拟试验台,对喷嘴直径、排列方式相同的情况下对不同载荷的水垫压力场进行实验研究,得到水垫流场的压力分布。与数值模拟结果比较表明,理论计算结果基本反映了水垫流场压力分布的主要特征,为进一步研究水垫带式输送机提供了参考。

高拱坝下游水垫塘内流场的数值模拟

运用带自由表面的三维k-ε气液两相紊流数学模型,采用质量分配的方法概化由于设有齿坎且高程不同的泄洪表孔而形成的复杂水舌形态,模拟了某水利枢纽水垫塘内斜向淹没冲击射流形成的气液两相流场,计算得到的底板时均压力分布与物理模型试验实测结果符合较好.通过数值模拟给出了水垫塘内斜向淹没冲击射流流态和纵横断面上的水气体积分数分布.数学模型弥补了模型试验对水垫塘内部水流流态及有关重要水力学参数难以观测与测量的不足,有助于分析判断泄水建筑物布置的合理性与水垫塘的消能效果.

水垫塘的水流特征和消能规律研究

结合乌江构皮滩水利枢纽工程消能问题研究 ,用热膜流速仪在比尺为 1∶380的精细模型上量测了拱坝挑跌流在水垫塘内的流速场 ,并由试验成果分析了淹没射流在水垫塘内的消能过程 ,计算了消能率。研究表明 ,要想提高水垫塘的消能效率 。

水垫带式输送机设计原理及基本参数的研究

为了进一步完善水垫带式输送机的设计,对其基本参数之间的关系进行了研究.根据润滑理论对水垫带式输送机设计原理进行了分析,推导出水垫带式输送机的水垫雷诺方程.以水垫雷诺方程为基础,系统地分析水垫压力、水泵压力、工作液体流量和阻力、盘槽喷嘴布置等水垫带式输送机的基本参数,得到了相应的计算原则和方法.研究表明:水垫带式输送机的承载能力是由动压效应、挤压效应、加质作用3部分组成;由于挤压效应的存在,输送机在间断和不均匀给料的工况下仍可正常工作;最佳的喷嘴布置方案是采用不等排距、不等孔距、不等流量.

多层水股射流在水垫塘内的流动特征与动水垫效应分析

多层水股在水垫塘内的流动特征及其各水股间的干扰、碰撞和动水垫效应等对探明水垫塘的消能机理和体型优化设计具有重要的意义．本文利用激光片光源和荧光染色液技术，对静水和动水垫中的射流进行了流场显示试验，并通过射流在动水中的流动特征和淹没冲击射流理论，分析了多层水股在水垫塘内的流动机理和动水垫效应。

挑跌流护底或不护底水垫塘控制标准研究

本文使用锦屏一级、溪洛渡、糯扎渡三个大型工程的水垫塘1∶100水弹性块体模拟底板的水工模型研究了块体失稳条件。并采用专门设计的测试块体承受脉动上举力装置,测试了块体具有一定抗力条件的受力过程。进行了回归分析,给出了一定抗力条件下的安全水深,或一定水深条件下所需抗力(板重力和加锚固)大小的公式。本文对护底或护坡不护底的水垫塘塘底破坏性分析都有参考意义。