大扩散比闸下折冲水流偏折特性试验研究

折冲水流作为闸下常见不良流态之一,会对下游河床和河岸造成严重的冲刷破坏。基于结构对称的大扩散比多孔水闸模型试验,在对称来流和出流条件下,采用LSPIV技术采集下游表面流场数据,研究扩散比和弗劳德数对闸下折冲水流表面流场偏折特性的影响。结果表明,下游河道横断面流速呈“S”型分布,折冲水流动力轴线沿程偏折显著,并按折冲水流区域主控因子的不同将其划分为三个流段,整体上,随着弗劳德数的增大,水闸过流宽度的主控流段趋于缩小,而边界扩展宽度的主控流段趋于扩大。通过回归分析得到折冲水流偏折率是弗劳德数和扩散比的函数,且在一定范围内,偏折率随两个自变量的增加而增大,最大偏折角度不超过20°,该成果对进一步提出闸下不良水流流态改善措施具有指导意义。

徐溜电灌站大扩散角前池流态改善措施比较研究

【目的】改善徐溜电灌站大扩散角前池内的水流流态,保证水泵机组的安全稳定运行。【方法】基于雷诺时均Naiver-Stokes方程和RNG k-ε湍流模型对泵站现状方案、挡导墙方案和立柱方案共9个前池方案内的流场分别进行了三维湍流流动数值模拟,分析了挡导墙和立柱2种措施对前池流态的改善效果,并对改善措施结果进行了比较。【结果】在前池内设置挡导墙和立柱均可以改善前池流态,立柱方案z1时的流道出口流速分布均匀度和速度加权平均角度的平均值分别为97.74%和88.42°,略优于挡导墙方案q4,较现状方案xz分别提高1.14%和1.25°;立柱方案z1的流道进口流速分布均匀度和速度加权平均角度的平均值分别为62.86%和65.82°,较现状方案xz分别提高26.4%和36.9°;立柱方案z1前池内旋涡区面积相对于前池面积的占比为5%,小于挡导墙档案q4和现状方案的7%和45%。【结论】采用立柱方案可以有效控制前池水流均匀扩散、减小旋涡影响范围,较挡导墙方案更有利于前池流态改善,徐溜电灌站前池采用立柱方案改造取得了明显效果,研究成果可为同类型工程提供参考。

大扩散角二级消力池水流结构的调控方法

针对每侧扩散角均为12°的二级消力池在中低水位时翼墙附近易产生大范围回流区致使主流居中的问题,基于物理模型试验,研究了可增强消力池内水流横向扩散均化作用的工程方法及其适宜位置。结果表明,在第一级消力池内布设分流底坎低水位时易产生急流飞溅不良流态,海漫段的水流跌落区范围较原方案时增大,最大跌落长度可为原方案时的1.77倍,不利于下游防冲安全;在第二级消力池中部布设分流底坎可明显增大左右岸处纵向出池流速,出池流速横向分布更均匀,与原方案相比其离散系数在中低水位区间平均可减小23.1%,低水位时出池水流最大跌落长度可减小22.6%,并可壅高第一级消力池内水深,提高两级消力池的消能率,总消能率最大可提高至55.53%,使消力池的整体消能防冲性能进一步增强。该成果可供水闸设计及除险加固时参考。

天然气扩散损失量估算方法探讨

经与实测扩散系数进行比较，认为用Stokes—Einstein方程式来进行扩散系数的预测计算是可行的。以物质平衡原理为基础，比较可排气量（可排气量=生气量-残留气量）与最大扩散气量，取二者中的小者为实际扩散气量。实际扩散气量随有机质丰度、生烃潜力、源岩厚度和顶面埋深的增大而增大。在一般地质情况下，计算所得最大扩散气量是实际扩散气量的几倍甚至几十倍，这使得在天然气资源量计算过程中，扩散气量被严重夸大了。

潜没式三角翼对明渠扩散段水流的调控研究

为了有效解决大扩散角明渠水流流动中产生的边界层分离、主流偏移等不良流态问题,实现水流均衡过渡与平顺连接,根据扩散段水流特性、边界层分离特点与偏流机理,从"强化两翼,抑制边界层分离"入手,利用潜没式三角翼对扩散段水流进行适度调控。模型试验表明,水流经三角翼调控后,主流沿扩散段两侧分流,两翼动量得到加强,消除了边界层分离与主流偏移现象,流态显著改善。试验比较了三角翼两种不同设计方案的调控效果,以设置配流孔的三角翼调控水流的效果为优。

大扩散角泵站前池楔形导流墩整流研究

泵站前池扩散角过大易产生不良流态,影响进水池内的水流流态,进而恶化水泵进水条件,降低水泵运行效率,严重时甚至危及泵站安全运行。以某55°大扩散角正向前池为研究对象,采用数值模拟和模型试验相结合的研究方法,通过在前池内设置楔形导流墩以整治流态。研究结果表明:将楔形导流墩设置在前池进口处可以更好地起到分流作用,合理设置组合式对称楔形导流墩能有效提高整个前池的流态改善效果。研究成果对类似泵站的前池整流有一定的参考价值。

楔形导流墩对泵站大扩散角前池整流效果的影响

针对大扩散角前池存在大尺度回旋等不良流态的问题,采用数值模拟方法研究了在前池斜坡段增设楔形导流墩后的水流运动规律,并以水泵流量分配均匀度为目标函数,探究了单因素改变导流墩导流夹角α及长度L对前池不良流态的影响,并进行了模型试验验证。结果表明,无整流措施时,前池中主流过于集中、有对称立面旋涡出现,严重影响前池扩散水流,甚至水流裹挟旋涡,进一步影响进水池内流态。在距前池进口4D(D为水泵叶轮直径)处,增设导流角度α为90°、长度为2.5D的导流墩后,能明显改善前池流态,水流可均匀进入各进水池。

泵站大扩散角前池楔形导流墩设置方案优化试验研究

泵站前池扩散角对水流流态存在直接影响,采取科学、有效的整流措施,改善前池水流流态具有重要的工程意义。以某泵站改建工程为例,利用模型试验的方式探讨楔形导流墩对前池流态的改善作用,并提出最佳设置方案。试验结果显示,优化后的设置方案可以获得良好的前池流态改善效果,建议在工程设计和建设中采用。

大扩散角明渠中导流三角翼体形优化试验

大扩散角明渠中为抑制水流与边界分离,采用潜没式三角翼调控水流呈大扩散角流动,存在三角翼分流作用偏大、翼后出现局部回流区等问题,影响水流均衡过渡与平顺连接。通过调整三角翼两翼长度和在三角翼底部设置配流孔等措施对其进行优化,并开展模型试验,试验结果表明:扩散段单侧扩散角为30°、来流为缓流、三角翼潜没度为1.30~1.90时,适当减小两翼长度,可改善扩散段下游过流断面动量分布,相对翼长η=0.32时效果相对较好;三角翼底部设置配流孔过流,可减小翼后回流区,降低涡旋阻力,提高扩散段过流能力,实现过流断面动量均化;三角翼过流率ω为15.38%时,平顺水流效果较好。

液滴在柔性辣椒叶片表面撞击行为研究

液滴撞击叶片时会使叶片发生弯曲变形,这种变形会对液滴的撞击行为产生影响。基于前人液滴撞击刚性表面的理论模型,探究了液滴撞击柔性辣椒叶片时叶片弹性系数对液滴撞击行为的影响,考虑叶片弹性势能、液滴和叶片重力势能,建立了液滴撞击柔性辣椒叶片最大扩散因子数学预测模型。以液滴粒径、撞击速度、撞击点到叶尖距离占比为试验因素,对数学模型进行了合理性验证。结果表明:3个因素对液滴粘附和飞溅均有显著性影响(P<0.05)。数学模型对液滴撞击柔性辣椒叶片最大扩散因子预测误差在10%以内,但此误差会随着叶片弹性系数的增加而减小。液滴撞击柔性辣椒叶片没有发生反弹,和理论模型预测结果一致。液滴粘附时,叶片弹性系数与液滴达到最大扩散的时间呈负相关,与撞击刚性固定叶片相比,达到最大扩散的时间增加量在0.5 ms以内,最大扩散因子减小率在25%以内,传递给叶片弹性势能占初始总能量的比随着叶片弹性系数的增加呈现先减小后增大趋势。液滴飞溅时,在到叶尖距离占比的20%、40%、60%、80%处,与刚性叶片相比,飞溅临界值Kcrit分别增加16.202%、10.515%、6.508%、4.467%,说明叶片越靠近弹性系数小的区域,液滴越不容易飞溅。本文为液滴在柔性植物叶片上的撞击行为研究和喷雾参数选择提供了一种方法。

联合泵房前池水力性能优化试验研究

以解决国内某核电厂进流平面扩散角达到180°,前池连接段纵横比仅为0.193的大扩散角超窄矩形联合泵房前池中的水体翻滚、水面壅高和大范围回流的问题为目标,研究大扩散角超窄矩形前池内不同水体扩散体型的水力特性。通过1∶20的物理模型,对比试验了半圆形扩散墩、悬空隔板、导流墩等多种水力性能优化措施,提出了半圆形扩散墩+悬空隔板为主的新体型。推荐的体型与原设计方案相比,可基本消除原方案中前池内的大范围强回流区和水体的壅高、翻滚等现象,且大型机组进口断面流速均匀度提高23.69%。

幂律型流体劈裂注浆机理研究

劈裂注浆技术已广泛应用于各种地下工程之中,但其理论研究远落后于工程实践。为了明确幂律型流体劈裂注浆机理,基于平板裂缝模型及幂律型流变方程,推导出幂律型流体劈裂注浆最大扩散半径计算公式,并分析其适用范围及参数确定方法,最后通过现场注浆试验对其进行验证。结果表明:1劈裂注浆最大扩散半径与起裂注浆压力、浆液锋前压力、裂缝劈裂宽度、黏度系数、浆液平均流动速率及流变指数等有关;2通过分析浆液最大扩散半径与注浆压力差之间的关系,发现注浆压力差越大,浆液最大扩散半径越大;同时,根据裂缝宽度与浆液压力差的关系,可知裂缝宽度越大,所需要的注浆压力差越小;3根据工程试验结果,得到幂律型流体劈裂注浆最大扩散半径理论计算值与实际测量值之间的误差,验证了幂律型流体劈裂注浆最大扩散半径计算公式的正确性与可行性。研究成果可为同类型注浆工程提供一定的理论支撑与技术支持。

梯形底坎对凤凰颈新站前池流态的影响研究

凤凰颈新站属于正向进水大扩散角泵站,前池两侧岸墙处易发生大尺度脱壁回流,不能提供较好的进水条件,危害泵站安全稳定运行。因此,以凤凰颈新站引江侧前池为例,基于CFD数值软件,模拟研究了梯形底坎位置及高度对正向进水大扩散角泵站前池流态的改善效果,并借助物理模型试验对数值模拟结果进行了验证分析。结果表明,当梯形底坎位于前池入口10 m处且坎高为1.2 m时,可较好地改善凤凰颈新站的进水条件。研究成果可为本工程及类似工程提供技术支持和参考。

太湖庄园闸站前池流态分析及改善措施

为探究常州市太湖庄园闸站在引水工况时前池存在流态问题的起因,并找到相应的解决办法,通过三维紊流数值模拟方法模拟闸站原型及增设导流墩后的进水流态,分析各情况下进水断面流速均匀度和加权平均角可知,前池流态问题主要是因其扩散角偏大所致,在前池增设单根导流墩越长,整流效果越好,组合式导流墩相比于单根导流墩,更能削弱回流区,改善进水流态。研究结果可为工程实践提供参考。

Development of Multilevel Meteorological Data Acquisition System for Radiation Emergency Decision Support

This paper describes a development of multilevel meteorological data acquisition system implemented at Kalpakkam coastal site for atmospheric dispersion and model validation studies. Meteorological data are one of the most important inputs into any air dispersion model. As a part of atmospheric dispersion modeling studies and developing a methodology to forecast the site-specific dispersion characteristics, the real time monitoring of meteorological parameters assumes significance. This is achieved by erecting met towers instrumented at multilevel and single level at different locations with sensors for measuring various meteorological parameters. Real-world data logging applications involve not only just acquiring and recording signals, but also combination of offline analysis, display, report generation and data sharing. This paper covers development of low cost compact MMDAS （modular meteorological data acquisition system）, its performance evaluation, field deployment test and data comparison analysis with fast response and high accuracy internationally acclaimed sonic anemometer. The system is based on embedded modules from Advantech and is designed to acquire analogue and digital signals from a multilevel instrumented met tower. The collected data are transferred from remote base station to central server for storage and further processing using wireless interface. MMDAS has many advantages like cost effectiveness, less complex signal conditioning electronics and easy maintenance. This system has good application during radiation emergency as well as site specific meteorological data collection and model validation studies.

海岛下垫面对核事故核素扩散影响规律研究

为研究核事故发生后气载核素在海洋环境中的扩散,以海岛核电厂为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)模拟的方法对海岛核电厂各下垫面要素、风速变化、喷口速度变化进行了模拟,并用风洞实验验证CFD模拟的准确性。结果表明,山体会对地面最大扩散因子产生显著影响;平台的高度增加时,地面最大扩散因子降低,出现距离更靠近喷口;风速的增大会使得面最大扩散因子出现位置后移;喷口速度增大会使得地面最大扩散因子变小,其出现位置后移;在喷口速度变化的情况下,地面最大扩散因子的CFD模拟值和高斯烟羽模型计算值呈倍数关系,并以此对高斯烟羽模型进行了修正。