分流墩对排涝泵站进出水流态的影响研究

为改善水流流态,提高机组运行效率,本文以某排湖泵站为研究对象,搭建比尺为1∶30的水工整体正态模型,对该泵站进、出水流态进行模拟,并进行整流优化。研究发现:原设计方案下前池内流态较为紊乱,各流道流速均匀度偏低,在进水前池中隔墩处增设分流墩后,能够有效消除池内原有的水流回旋现象,提供较好的进水条件,各流道流速分布均匀度提高了5.88%~16.13%,改善效果显著。研究成果可为本工程及同类工程的设计、研究和运行管理提供参考。

掺气分流墩台阶式溢洪道的水流流态和流速特性

通过模型试验 ,研究了掺气分流墩台阶式溢洪道的水流流态和流速特性。结果表明 :此种消能工能改善台阶式溢洪道的水流流态 ,大幅度地减小水流流速。在试验范围内 ,掺气分流墩台阶式溢洪道的流速较相应光滑溢洪道减小了 1 8.4%～ 68.3 % ,较相应的台阶式溢洪道降低了 6.9%～ 54.0 %。

掺气分流墩设施水力特性的试验研究

掺气分流墩设施是设在陡坡急流中的大型分流墩.该分流墩将贴壁急流转变成为充分扩散、四面临空、剧烈紊动、充分掺气的水流.水舌在空中碰撞、混掺、碎烈、水滴化,大大增加了水流与空气的接触面.水流进入消力池时,入池单宽流量减小;消力池水流流态受下游水深控制,可以分为四种流态.该设施的最优收缩比范围为0.5～0.7.墩头脉动壁压满足重力相似,优势频率不满足重力相似且 fr=1,墩头脉动壁压优势频率在 0.1～0.388Hz 之间,远小于墩头自振频率.掺气分流墩属超空化体型,不会发生空蚀破坏.掺气分流墩设施的水舌掺气核心区长度仅为普通二元水舌核心区长度的 1/5～1/2,最小平均含水率仅为普通二元水舌的 14%,当 S/h＞20时,βsm逐渐趋于0.1,已为水滴化状态.消力池掺气充分.当λ=0.5 时,消力池底板压强系数减少了约30%.与普通二元水舌消力池比较,水跃长度可缩短1/3,跃后水深可降低1/5,消能率提高了(6～16)%.

双向水流侧式进出水口分流墩研究

研究了双向水流侧式进出水口分流墩与进出水口水力性能之间的关系 .通过水工模型试验比较 ,研究分流墩形状及其布置方式对进出水口各孔流道中流量和流速分布以及水头损失系数的影响 .针对抽水蓄能电站库水位变化幅度大 ,在发电和抽水工况下进出水口水流方向相反的特点 ,拟定了多个试验方案 ,并对每个方案在高水位及低水位时不同水流方向情况下的水力性能进行试验比较 .研究表明 。

掺气分流墩墩头脉动壁压及其模型律试验研究

本文研究了中、低弗氏数掺气分流墩墩头脉动壁压及其模型律，得到时均和脉动壁压的分布规律、脉动壁压概率分布、自功率谱密度、自相关系数及墩头初生空化数．研究结果表明，墩头脉动壁压幅值模型律为重力律，优势频率模型律则为ｆλ≈１．

掺气分流墩水舌射距的计算方法

依据自由抛射理论，探讨了掺气分流墩水舌射距的计算方法。该计算方法亦可应用于其它挑流式消能工射距的计算。计算结果证明，该计算方法精度高，误差小。

低坎分流墩消能工削波机理及其体型设计

为了低坎分流墩消能工的推广应用,以低佛氏数(Fr)水流的表面波浪作为研究对象,在揭示低坎分流墩消能工的削波机理基础上,提出了该消能工的体型设计方法,并将其应用在金鸡滩水利枢纽进行物理模拟验证。研究结果表明,利用经验公式设计出的低坎分流墩消能工,消除了低Fr水流水舌摆动的根源,改善了下游水流流态,下游水流表面波浪较小,削波效果显著。研究成果丰富了低坎分流墩消能工技术,为低坎分流墩消能工技术在实际工程中推广应用提供了理论依据。

低坎分流墩消能工的优化研究

本文以左江水利枢纽的泄流条件为依据 ,进行二元水流试验研究 ,从水流流速分布、河床受冲程度、下游波浪的大小 ,提出了低坎分流墩的关键体型参数的较优值 ,并利用有限元对分流墩优化前后的体型进行了受力分析 ,提出了一种适用于实际工程应用的分流墩体型。

掺气分流墩墩头动水壁压及空化特性研究

本文通过系列比尺模型研究了中、低佛氏数下掺气分流墩墩头动水壁压及空化特性，得到墩头时均和脉动壁压的分布规律、脉动壁压概率分布及墩头初生空化数等。研究结果表明，墩头脉动壁压概率分布服从正态分布；在墩后充分供气时墩头不产生空蚀及共振破坏。

掺气分流墩射流消力塘压强特性的研究

通过模型试验研究了掺气分流墩射流消力塘的压强特性，得出了时均压强和脉动压强沿消力塘的变化关系及最大压强系数随淹没度增大急剧衰减的规律。试验表明，当临界水跃时（淹没度σ＝１），消力塘的脉动压强最大。试验还对脉动压强的功率谱、消力塘下游最小水深进行了研究。该研究可供工程设计时参考。

越过矩形分流墩的流态及急流自由水面

本文通过理论分析和模型试验研究了越过矩形分流墩的水流流态及墩上游自由水面特性。得到了墩上游水跃旋滚与急流飞越而过之间的界限流态佛氏数判别公式，经验证与试验数据吻合。证明了当急流飞越而过时，佛氏数对墩上游天因次水深的影响微小可忽略不计。并得到了墩上游自由水面受墩高、墩宽的影响范围，以及墩上游水深不受收缩比影响的界限收缩比和无因次水深随墩高比、收缩比的变化规律。

同一收缩比下的三角分流墩体型优化研究

为了找出消能高效且结构合理的挑流鼻坎三角分流墩结构型式,在广西河池市的拉纳水利枢纽水工模型试验中,通过从消能效率、河床冲刷程度、水流流态等方面,研究了同一收缩比条件下的三角分流墩的体型对消能效果的影响,并利用有限元方法对上游顶角进行加圆处理后的三角分流墩进行了应力分析。研究结果表明,同一收缩比下的三角分流墩,分水比越大,分流墩的上游顶角越小;分流墩的消能率越大,且水流在下游河床冲刷深度会越小,因此对下游河床冲刷的影响也会越小;并对分流墩上游顶角进行143°加圆处理后分流墩应力分布对结构安全最有利。即在同一收缩比下的三角分流墩当上游顶角小且沿断面分布均匀时,其消能效果最好,这一结论可以为分流墩在实际工程中的应用作出理论依据。

掺气分流墩射流消力塘的研究

掺气分流墩射流消力塘是利用掺气分流墩充分掺气、扩散和消力塘的脉动压强随水垫深度增加迅速衰减的特性， 提出的一种新型的消力塘形式。通过试验研究， 得出了这种消力塘的体形参数、水流特性和消力塘的压强特性， 并提出了水力设计的方法。

掺气分流墩墩头的动水压强特性研究

对掺气分流墩墩头的动水压强特性进行了试验研究 ,以求了解墩头的抗空蚀性能及动水压强特性 .试验结果得出 :时均压强P/Pmax沿墩高和时均压强系数Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头轴线与来流有夹角时Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头壁压脉动压强特性以及探讨了柘林掺气分流墩 (墩头的θ =75°)的安全使用范围 ;在墩后充分供气时 ,墩头的空化特性 .

掺气分流墩墩头的动水压强特性研究

对掺气分流墩墩头的动水压强特性进行了试验研究 ,以求了解墩头的抗空蚀性能及动水压强特性。试验结果得出 :时均压强P/Pmax沿墩高和Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头轴线与来流有夹角时Cp 沿横断面的分布规律 ;墩头壁压脉动压强特性 ;在墩后充分供气时 。

掺气分流墩与消力池联合应用消能机理分析与试验验证

采用附加射流水跃理论对掺气分流墩与消力池联合应用的消能机理进行了分析,并通过模型试验对理论分析及消能效率进行了验证.结果表明,采用掺气分流墩设施,可增进消力池的消能作用,并取得显著的经济效益,达到附加射流水跃理论所预期的效果.

用附加动量理论分析掺气分流墩与消力池联合消能机理

用“附加动量”水跃理论分析了掺气分流墩与消力池联合应用的消能机理，用跃后水深、水跃长度或单宽水跃容积减少的百分数，估计新增消能设施的经济效益。并通过模型试验验证了消能的理论分析，计算了新增设施的消能量、跃后水深、水跃长度或单宽水跃容积减少的百分数。结果表明，采用掺气分流墩设施，可增进消力池的消能作用，并取得显著的经济效益，达到了附加动量水跃理论所预期的效果。

百色水利枢纽溢洪道分流墩消能水力研究

百色水利枢纽总库容58．4亿m3，坝高126m，最大下泄流量为12800m3／s．坝址地质条件复杂，基岩抗冲能力低．经多方案比较，推荐采用面板堆石坝方案，溢洪道采用新型收缩式挑流消能方案．利用水工模型论证拟定的锥体形分流墩体型尺寸为：墩体水平投影长为11．2m，最大底宽10.2m，墩高12m，分水角度为53．13°，收缩比自下而上从0．16变为0．67试验表明，推荐方案射流空间扩散性能良好，掺气充分，有效地解决了复杂地质条件下高水头、大流量泄水消能难题。

低坎分流墩用于低佛氏水流消能的试验研究

针对低佛氏数水流消能中存在的问题,提出了一种用于低佛氏数水流消能的新型消能工———低坎分流墩,并以左江水利枢纽的泄流条件为依据,进行二元水流试验研究,同时在整体水工模型上进行了典型流量的验证,结果表明:低坎分流墩能有效地将低Fr水流的摆动水跃转变为多轴漩滚,能改善下游水流流态,降低水流底流速,抑制水流紊动,削减水面波浪,减轻对河床及岸边的冲刷,消能、防冲效果好。由于其省去了分流墩后的护坦,经济效果明显,适于推广应用。

掺气分流墩设施消能效果的试验研究

本文研究了在消力塘上游溢流面增设掺气分流墩设施后的消能效果，研究结果证明，掺气分流墩设施具有非常显著的消能效率，可以大幅度的缩减消力塘的容积，因而可以大大地节省了工程造价。