跌坎消力池临底流速试验研究

基于模型试验结果,分析比较了跌坎消力池与传统消力池的临底流速分布以及最大临底流速分布特性.分析结果表明:跌坎消力池临底流速分布为谷峰型;在其他条件一定时,随着跌坎高度增加,消力池最大临底流速减小;随着入池能量的增大,射流能量增大,到达底板的最大临底流速也相应增大;仅改变跌坎消力池的入池角时,随着入池角的增大,跌坎消力池最大临底流速相应增大.研究结果可为跌坎消力池的设计提供参考和指导.

跌坎型底流消能工控制临底流速的跌坎最小深度

跌坎型底流消能工的跌坎深度直接影响消力池内的水力学指标.本文基于紊动射流理论,以消力池中允许的最大临底流速为控制目标,分析了跌坎的最小深度,建立了跌坎最小深度的确定方法,并通过水力学试验对该方法进行了验证.

溢洪道泄流临底流速仿真模拟研究

临底流速是影响泄流结构安全的一项重要因素。采用Fluent软件中RNG k-ε和VOF模型对某溢洪道泄流临底流速进行了数值仿真模拟研究。数值模拟结果的水流流态和水深等与溢洪道泄流原型观测数据基本一致,验证了所采取数值仿真模拟方法的合理性。在此基础上,系统分析了该溢洪道临底流速的分布规律。结果表明:工程实际冲刷破坏处与仿真结果中最大临底流速及近底侧临底流速最大梯度出现位置是吻合的,可见临底流速及其变化梯度是引起溢洪道冲刷破坏的主要原因之一。

阿尔塔什水利枢纽工程底流消力池临底流速及体型优化试验研究

通过阿尔塔什工程1#深孔的单体水工模型试验,研究了消力梁、消力墩、尾坎底高程、尾坎位置、消力池底板高程、跌坎等对消力池中线临底流速沿程分布及最大临底流速的影响。结果表明:消力梁和消力墩均能降低消力池最大临底流速,消力墩对临底流速的影响大于消力梁;降低尾坎高程或尾坎前移都会导致消力池最大临底流速增大;加设跌坎或降低底板高程均能减小消力池最大临底流速,降底底板高程、加设跌坎的消力池体型的最大临底流速相比于原设计体型降幅相当。综合考虑消力池临底流速及其他指标,在原来设计体型的基础上,消力池底板高程降2 m方案合理。

与宽尾墩联合使用的台阶面水流近底流速特性

通过工程原型与模型试验资料的类比分析，结合台阶面水流流态特点，对与宽尾墩联合使用的台阶面水流近底流速特性进行了研究。研究结果发现，台阶面坡比及台阶高度对台阶面水流近底流速分布影响很小，近底流速随台阶位置在下游尾水中深度的增加而减小，在尾水面以上，近底流速沿程变化很小，其值仅与堰上水头和宽尾墩形式有关。堰面采用Y型宽尾墩时，台阶面近底流速为21.5-23.5 m/s；采用X型宽尾墩时，近底流速为19.5-21 m/s；无墩时，近底流速为16-19 m/s。

新型射流消能的流态演变与极限临底流速研究

多股多层水平淹没射流流态演变复杂,其极限临底流速受泄水建筑物出口体型影响大。针对向家坝水电站所采用的多股多层水平淹没射流的消能型式,通过物理模型试验,分析影响其效率效果的18个物理参数。表孔单独泄洪条件下,消力池内分别呈自由射流、半潜射流、淹没射流及回复底流的流态演变;中孔单独泄洪条件下,其出现偏流,并随下游水位的升高而消失,同时空间扩散比对其流态演变影响明显;联合泄洪时,下游水位对其流态演变影响明显,同时表孔适当收缩对流态改变影响明显。研究表明:表孔单独泄洪时,影响其最大临底流速的参数为出口跌坎高程和水流弗氏数;中孔单独泄洪时,影响最大临底流速的主要参数为出口跌坎高程和跌坎底坡比;联合泄洪时,影响其最大临底流速的参数为表孔收缩比、表孔侧收缩比、表中孔出口高程差、表中孔出口水流弗氏数及中孔跌坎底坡比。展望了高水头、大流量、低雾化泄洪消能的研究前景。

直立堤前能谱与反射系数和底流速的综合分析

通过波谱分析的方法，研究了堤前能谱，反射系数和底流速的各自分布规律，分析了它们的相互关系：从堤前能谱表达式推导出反射系数的表达式，并将该反射系数用于求堤前任意位置的底流速，给出了堤前与入射波的底流速的统一形式．实验及计算表明，在无基床条件下得到的堤前能谱和底流速关系可推广到低基床的相应情况．

水槽近底流速分布与推移质输移特性研究

通过开展水槽试验,利用ADV测速及高速摄像技术采集了近壁区的流速及紊动特征值,分条带计量了推移质输移情况。通过对比横向密布测点的流速结构差异,剖析了近底流速分布的变化特点与两侧的流速结构变异。基于输沙分条带量化观测模式,对推移质输移的空间横向分布特性进行了分析。结果表明:(1)近底流速的相对脉动强度呈现中间区域最大并向两侧递减的趋势,在临近侧壁处有突变波动现象,这与近底流速的横向分布在侧壁附近的突变特点相互对应;(2)推移质输移在横向分布上不均匀,整体呈从中间向两侧逐渐递减的趋势,80%的区域基本完成了断面的总输沙量,近侧壁区域输沙受边壁影响较明显;(3)近底流速横向分布、近底水流脉动强度与相对输沙强度的横向分布存在响应协同性。

挟沙水流近底流速试验研究及随机相位分析

在动床挟沙水流条件下,测量了不同流量及不同弯道情况下近底流速瞬时分布的情况,将时域信号通过傅里叶变换转化为频域信号,并运用数理统计的方法对近底流速频域内随机相位的分布进行了研究。结果表明:随机相位服从正态分布。

近底流速试验研究及随机相位分布

在明渠清水条件下,测量不同水深情况下近底流速瞬时分布,得知近底流速符合平稳随机过程。依据大量实测试验数据,利用傅立叶变换将时域内流速脉动信号转化到频域内进行谱分析,应用统计分析发现随机相位角服从正态分布,为近底流速谱的建立奠定基础。

明基床直立堤在立波作用下堤前底流速的确定

在外海防波堤设计时,常常碰到直立式外堤受立波作用的情况,此时必须验算直立堤在立波作用下的底流速,以确定堤前是否需要复盖一定范围的石块,来防止底流速对堤前海床的冲刷。过去所用的确定堤前底流速的计算方法,都是在不考虑明基床存在的情况下得到的,这和实际情况有所出入。本文推荐确定明基床存在时的堤前底流速的确定方法,比较简便可行,又相当可靠。故具有很大的实用价值。

海漫柔性加糙对近底流速影响的研究

文恒教授等多年研究发现,用废旧轮胎对海漫进行柔性加糙,可充分调整海漫下游流速分布,降低近底流速,对于解决闸下冲刷破坏,效果非常显著。在延续海漫加糙试验研究的基础上,采用弹性较好的环状橡胶圈模拟废旧轮胎,在实验室人工水槽中做进一步海漫柔性加糙试验研究。通过对21种加糙形式进行试验,发现均在不同程度上使得海漫下游的近底流速明显减小,非常利于防冲。相对粗糙度在0.394～0.581范围内,糙体梅花状等间距均匀布满,并非糙体数目越多越好,而是糙体数目在8排左右对降低下游近底流速效果显著且趋于稳定。试验中还发现糙体间距在7～10.5cm时,从实际设计应用对近底流速和糙率、水深影响等方面考虑都非常有利。

声学多普勒流速剖面仪近底有效流速数据处理初步研究

通过分析声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)的声强垂向剖面分布特征,利用数学极值定理,确定床面边界位置,进而确定出ADCP记录的所有在水中的流速单元,将ADCP处理软件"丢弃"的部分近底流速数据或由于底跟踪丢失而损失的流速数据确定出来。利用"六点法"同时、同高度的电磁海流计流速数据对提取出来的ADCP近底流速数据进行验证。验证结果表明,提取出来的ADCP近底流速数据可信、可用。

跌扩型底流消能工特征流速影响因素试验研究

通过水力学模型试验,着重分析了跌坎深度、突扩比和弗劳德数对跌扩型底流消能工的最大临底流速和最大临边墙流速的影响。结果表明:在跌扩型底流消能工中,选择合适的跌坎深度、突扩比和入池水流弗劳德数能有效降低消力池内最大临底流速和最大临边墙流速,在一定的最优组合下,可满足消力池底板和边墙处最大流速较小的要求,避免底板和边墙的冲磨破坏和空蚀破坏。

脑损伤后脑底动脉流速异常增快的临床意义

目的 评价急性重型颅脑损伤后脑底动脉流速增快的临床意义。方法 选择有蛛网膜下腔出血及颅内血肿的急性脑损伤病例 ,待颅内血肿清除后 ,用TCD动态监测脑底动脉及颅外颈内动脉的血流速度 ,选择有脑底动脉流速异常增快的 17例用于分析。结果 7例为脑充血 ,8例为脑血管痉挛 ,2例先出现脑充血 ,后出现脑血管痉挛。 3例因脑充血而出现显著的颅内压增高 ,2例因大脑中动脉严重痉挛出现脑梗死。结论 急性脑损伤后脑底动脉流速异常增快出现于伤后前 4d多为脑充血 ,出现于伤后 4d以后多为脑血管痉挛。

跌坎型底流消力池水力特性二维数值模拟研究

采用二维数值模拟的方法,模拟了表孔溢流坝及其末端的跌坎式底流消力池的二维流场。并分别从调整跌坎高度、在跌坎前增加水平段,以及改变出流角度3个方面对跌坎体型进行修改,通过各方案对比,得出消力池临底流速变化规律。可为工程设计和科学试验工作提供参考。

海岸防护中护底块石稳定重量的确定

在分析规范中护底抛石稳定重量与堤前最大波浪底流速关系的基础上,从波浪理论出发,探讨了不同波浪理论所确定的堤前最大波浪底流速的异同点,同时借助于稳定重量的波浪水槽试验结果来判断其合理性。研究结果表明,护底抛石的稳定重量与堤前最大波浪底流速的3次方成正比,在确定流速的三种方法中,微幅波及斯托克斯二阶波所得到的堤前最大波浪底流速基本相同,且明显小于椭圆余弦波的结果。结合试验可知,椭圆余弦波理论用于指导抛石护底稳定重量的设计较为合理,而微幅波理论及斯托克斯二阶波理论的结果偏小,不利于工程安全。

跌坎式底流消力池水力特性三维数值模拟与试验研究

采用三维数值模拟结合物理模型试验的方法,对某水电站表孔、中孔及其末端的跌坎式底流消力池的水流三维流场进行了计算分析和试验研究。分别比较了跌坎高度、消力池深度、跌坎水平长度以及出口侧收缩等对跌坎式底流消力池水流结构及相关水力特征量的影响,优选了水力特征量相对较好的跌坎式消力池结构布置型式,可为工程设计提供参考。

分汊河道近底水流特性试验研究

近底水流结构是影响泥沙起动、床面变形以及航道整治建筑物稳定性的直接因素。以长江中游武汉天兴洲段这一典型分汊河道为原型,开展物理概化模型试验,通过对比纵横向测点的流速差异,分析分汊河道近底流速分布特性以及近底水流脉动变化规律。结果表明:河床地形对近底水流时均流速有一定的影响,分流区内时均流速沿横向分布较为均匀,而汊道段时均流速沿横向和纵向上分布均有波动,总体上河床高的地方流速大,且与测点处的水深呈负相关;脉动强度与该点处时均流速之比称为相对脉动强度。江心洲逆坡段的滩槽交界区域水流结构复杂,相对脉动强度大,在平直的滩顶段则是滩面处的相对脉动强度最大。

宽尾墩对跌坎底流消能工的影响研究

针对某工程采用跌坎底流消能工时产生的消力池内脉动压力过大及临底流速过大的问题,提出改进体型,将泄洪表孔出口两侧孔宽从14 m按1∶13.33收缩到11 m,以利用宽尾墩产生的水翅碰撞消解下泄水能,有效地降低了消力池内临底流速及脉动压力,起到了良好的消能作用,对类似水利工程具有借鉴意义。