抽水蓄能电站竖井式出水口三维数据模拟

盖板竖井式进 出水口是抽水蓄能电站采用的形式之一 ,出流工况的水力学问题是其难点问题。本文利用三维k ε紊流数学模型 ,针对西龙池抽水蓄能电站上水库盖板竖井式进 出水口 ,研究了抽水工况出流时竖井扩散段、孔口附近的流动特性 ,探讨孔口底板附近反向流速的成因。

一体化氧化沟的三维流场模拟与分析

利用三维k—ε紊流数学模型模拟了一体化氧化沟的流速场,采用移动网格技术模拟转刷的转动及沟内动力的来源。理论计算结果与试验结果的比较表明该数学模拟结果是合理的。此外,对沟内流态进行了详细分析,在水动力学层面提出了对现有设计进行优化改进的措施。

溪洛渡高拱坝反拱水垫塘与平底水垫塘流场的三维数值模拟比较

采用RNG型k-ε三维紊流数学模型和自由水面"刚盖"的假定,对溪洛渡高拱坝七表孔泄洪工况下,反拱水垫塘与平底水垫塘的流场进行了数值模拟。首先把反拱水垫塘溢流中心线、两岸边附近的流速以及拱底板压强的计算值与相应的模型实测值进行了验证。在此基础上,对两种水垫塘的流态特征、近壁流速沿程扩散特征、底板压强分布等特征进行了详细比较。研究表明,两种水垫塘体型各有利弊。在水舌入水区,反拱水垫塘的流态和底板压强分布更趋合理,而平底水垫塘隅角有高压区,易产生破坏。在冲击区上下游,反拱水垫塘的流态、消能效果和底板压强分布的合理性逊于平底水垫塘。研究成果可为水垫塘型式的选择和设计提供参考。

基于VOF法的风暴潮洪水演进三维数值模拟

为了提高风暴潮灾害应急处置能力,确保防潮安全,文章建立了耦合流体体积函数(VOF)法的三维非稳态水气两相流k-ε模型,采用等效糙率的方法处理城市密集建筑群,既考虑了其阻水作用,又考虑了其蓄水作用。针对天津市滨海新区海河与永定新河之间区域的风暴潮洪水演进数值模拟与分析,对100年一遇风暴潮洪水淹没情况进行分析,并对不同频率的风暴潮洪水的严重性进行了比较。结果表明,随着风暴潮发生频率的增加,风暴潮淹没范围逐渐减小,水深随着频率的增加是逐渐减少的,该研究为海堤安全管理、风暴潮灾害的快速科学评估提供了理论依据和技术支持。

基于复式断面河道水力特性的分区防护设计研究

本文建立三维紊流数学模型,通过算例验证了其合理性。根据复式断面河道水力特性计算结果,从流速梯度和紊动能等方面分析了河道横向各区域水流冲刷特性。研究表明各区壁面附近冲刷强度存在明显差异,指出复式断面河道内,受主流影响较大的河道主槽区域和坡坎拐角等壁面区域是重点防护区域,进而提出复式断面河道分区防护的观点。

双向泵站进水流道优化水力设计与试验研究

采用三维紊流数学模型对双向运行泵站的进水流道主要参数 ,根据目标函数进行优化水力设计 ,确定最佳参数值 ;同时进行模型试验 ,将优化参数与水泵装置的外特性进行对比 ,得出水泵进口 (进水流道出口 )流速不均匀度及水泵入口角与装置效率之间的关系。针对具体泵站推荐了主要参数 ,试验结果表明装置效率有明显改善 。

高拱坝深潭型水垫塘数值模拟研究

高拱坝工程为满足下泄水舌的挑距和淹没水跃长度的要求,水垫塘往往较长,而在水垫塘消能过程中实际参与进来的水体并不多,为此提出一种长度较小且能够集中消能的深潭水垫塘.以溪洛渡水电站为研究对象,采用RNGk-ε三维紊流数学模型对八深孔泄洪工况下反拱和深潭水垫塘进行数值模拟研究,首先把反拱水垫塘的流速及拱底板压强的计算值与相应模型实测值进行了对比验证,再对两种水垫塘塘内的水流流态、近壁流速、壁面压强分布特征以及消能率进行详细分析,结果发现在反拱水垫塘内,下泄水体的巨大能量主要通过淹没射流的紊动扩散和淹没水跃的作用来消除;深潭水垫塘内水体消能主要依靠贴壁流在边壁作用下返回深潭不断紊动耗散的过程;两种水垫塘底板最大冲击压强分别为8.64 mH2O和11.62 mH2O,二道坝顶平均出流流速分别为8.52 m/s和5.34 m/s,消能率分别为90.25%和92.25%.

抽水蓄能电站竖井式进出水口底部反向流速研究

竖井式进出水口是抽水蓄能电站采用的一种型式,但在抽水工况下出水口底板附近出现的反向流速对水头损失和结构物安全影响目前仍是一个亟待解决的难点。基于三维k-ε双方程紊流模型,采用数值模拟技术对其进行了研究,分析了水平方向扩散程度、垂直方向扩散程度(孔口高度)及进水口流速(抽水流量)三种因素对反向流速的影响,结果表明:水平方向的扩散程度越大,在出水口拦污栅处出现的反向流速的高度和流速值也越大,且在竖井扩散段内的分离范围也越大;降低盖板高度可以改善出水口拦污栅处的流速分布情况;进水口流速较大时,在出水口拦污栅底部的反向流速区较低。