基于Ansys有限元分析的溢洪道陡坡弯道段水流横向水位差数值模拟

使用基于流体体积(VOF)界面追踪方法、标准紊流模型数值模拟方法受到非线性复杂水流影响,导致数值模拟效果不佳,面对该问题,提出了基于大型有限元软件分析软件安斯(Ansys)的溢洪道陡坡弯道段水流横向水位差数值模拟方法。以龙屯水库为例,分析溢洪道陡坡弯道段结构,确定陡坡弯道横向倾斜角度及水流横向压强。采用Ansys构建数值模拟模型,计算水流离心力、两侧水压力差和渠底横向阻力,并由此获取水位差计算结果。由实例分析结果可知,该方法凹岸水位变化与实际水位最大差0.1 m,凸岸水位变化与实际水位一致,说明使用该数值模拟方法能够精准模拟出溢洪道陡坡弯道段水流横向水位变化。

复式断面弯道段的水流流态研究

对复式断面弯道段的水流流态进行了概化模型试验,采用W形波纹凹槽方式加糙,使糙率达到了模型试验的要求.基于试验结果分析了弯道段的流速场和流速分布特征.当小流量时水流动力轴线的位置取决于主槽的位置,当大流量时水流动力轴线的变化规律接近矩形断面的情形.建立了水流动力轴线与流量的关系式,探讨了特征断面的水流动量分配系数的变化特点以及水流动量分配方差随流量增大趋于均匀的分布规律,并给出了大河流量与水流动量分配方差的关系式,建立了水流动量分配方差与无量纲水流强度的关系式.

电磁型磁悬浮列车侧向力特性和弯道段运行分析

以应用于八达岭旅游示范线的CMS-3型磁悬浮列车及其中试试验线为研究对象,对单转向架磁悬浮列车的侧向动态特性和侧向的静态导向力大小进行了测试;对磁悬浮列车在3种平面缓和曲线上运行时的垂向悬浮气隙变化进行了仿真分析;对不同的悬浮控制方案进行了比较分析,并对本系统的下一步发展提出初步建议。

潮汐弯道段取排水口温度场研究

进行了潮汐弯道段电厂取排水模型试验,采用W形波纹凹槽方式加糙,使模型糙率达到了模型试验的要求。利用水位跟踪技术进行了潮汐模拟,采用自动测速、测温技术进行了流场及温度场的测量。得到了特征断面多种工况随潮周期变化的温度过程线,建立了温度场与流速场的相关关系,研究了温度过程线的变化机理,分析了取排水口对温度场的相互影响关系,探讨了无量纲温升时长比与无量纲来取流量比的相关关系。分析了特征断面的温度过程线的变化特点,得到的参数可供数值模拟对比使用。

概化弯道段潮汐模型系统设计与制作

根据典型弯曲型河口段的宽浅边界形态、水力条件及潮汐特征,依据相似理论确定模型的基本几何及水力参数。分析了河工模型的最大允许变率,借助重力和紊动阻力相似准则确定模型的各项控制比尺。模型由上游延伸段、河道试验段与下游潮汐池组成。采用W形波纹凹槽方式加糙,使模型糙率达到了试验要求。实测资料验证显示了概化模型的合理性。

钱塘江七格弯道段河势演变对控导丁坝的响应

钱塘江七格弯道位于河口段上游七堡～七格河段,左岸布有长短不一的8座控导丁坝以控制河势。该河段河床演变既受径流和潮流两方面动力的影响,也与控导丁坝的作用密切相关,水沙运动和河床演变十分复杂。利用钱塘江河口实测水文地形资料进行分析,得到了该河段河床年内“洪冲枯淤”,年际“丰冲枯淤”,主槽深泓线位置受控导丁坝群作用在现存丁坝和残坝坝头一线周期性摆动的规律。据此建立了二维全耦合动床数学模型,在复演河床冲淤及河势变化规律的基础上,探讨了该河段河势摆动与控导丁坝作用的关系。

数值模拟方法在河流冰塞水位模拟中的应用——以黄河三湖河口弯道段为例

运用开源的河冰数值模型RIVICE模拟黄河三湖河口弯道段2008—2010年开河期的冰塞水位,并进行模型参数的敏感性分析。研究所使用的流量、水位、冰厚等数据均来自水文年鉴。结果表明,用RIVICE模型模拟开河期冰塞水位具有很高的可行性。冰塞回水水位对上游边界流量十分敏感,说明了水利工程调控的重要性,研究通过数值模型对冰塞水位进行模拟及演变预测,为水利工程调控和凌汛防治提供一定的参考。

三峡工程运用后石首弯道段整治工程累积影响和演变趋势研究

石首弯道段位于长江中游下荆江首端,河道形态复杂多变,河床演变较为剧烈。在大量河道治理及航道整治工程的控制下,岸坡稳定性及航道条件得到了增强和改善。三峡水库蓄水以来,坝下荆江河段的来水来沙条件发生了显著变化,石首弯道段也出现了大幅冲刷,但在一系列河道治理及航道整治工程的作用下,除了局部河段深泓摆动和冲淤变化较为明显外,总体河势基本稳定。随着三峡水库及上游干支流水库群不断建成和运用,该河段河势仍将持续调整。近岸河床的不断冲刷下切,已有工程难以适应新形势下的河床变形,不断出现崩塌冲失,对现有堤防、河势控制工程、护岸工程和航道整治工程等的安全运行以及涉水工程与航运等带来新的问题。提出应抓紧深入研究三峡水库及上游控制性水库运用初期长江中下游重点河段河势变化与综合治理方案等重大技术问题。

无级绳绞车弯道段断绳保护器的设计

分析了无极绳绞车的工况特点,基于矿用无极绳绞车在日常运行中缺少断绳保护装置的问题,设计了一种无极绳绞车弯道段断绳保护器,具体介绍了该装置的主要结构、工作原理,并提出了一系列改进压绳装置的措施,以更好满足矿用无级绳绞车断绳保护的需要,保障无极绳绞车的安全稳定运行.

竖井弯道段对进出水口水力特性影响研究

竖井进出水口弯道段(简称竖井弯道段)是控制出流是否均匀的关键体型,若设计不当,易出现偏流等问题。为比较竖井弯道段不同形式(肘型弯道段和S型弯道段)影响竖井进出水口水力特性的异同性,该文建立了大型竖井进出水口试验装置,并利用声学多普勒流速仪量测了出口拦污栅断面流速。研究结果表明:对于出流工况,竖井弯道段对出流均匀性起关键作用,肘型弯道段和S型弯道段均能获得理想的孔口流量分配;竖井弯道段形式的改变不能消除出口拦污栅断面底部负向流速,两种形式弯道段的出口拦污栅断面底部负向流速区高度基本相同;两种弯道段的水头损失相当,均占竖井进出水口水头损失的40%左右。对于进流工况,竖井弯道段对进口拦污栅断面流速分布和孔口流量分配无影响,两种弯道段的水头损失相当,均占竖井进出水口水头损失的60%左右。从水力学角度看,两种形式的弯道段对竖井进出水口水力特性的影响效果基本相同,但S型弯道段形状的细微变化对出流各孔口流量均匀性影响较大,极易导致出流不均匀,需要引起高度重视。

泄水闸后弯道陡坡段急流调控措施研究

针对典型泄水闸后直角弯道段和陡坡段产生的急流横比降及冲击波等影响工程安全运行的不良流态,通过物理模型试验研究手段,在泄槽内增设了多个组合的急流调控措施,并结合下游消能工优化,以水位、流速和流态等直观的水动力因素为优化指标,实现了对泄水闸后弯道段急流横比降的调控和陡坡段冲击波的消减,改善了消力池内水流流态,提高了整体消能效果,基本满足了设计要求。

溢洪道弯道陡坡段底板结构型式的合理性探讨

通过楚松水库溢洪道的弯道陡坡段的布置情况,探讨采用合理的陡坡段底板的结构型式,以适应弯道高速水流的流态分布,减少高速水流对溢洪道底板的空蚀和脉动压力,消除弯道冲击波的扰动现象。

阿不都拉水库溢洪道弯道水流消能研究

针对阿不都拉水库溢洪道弯道水流消能问题,提出了同时在第一直线段加糙条和在陡槽弯道段采取渠道超高法以消减冲击波的方案,并通过水工模型试验比较分析了溢洪道修改前后的消能效果。结果表明,该方案有效改善了弯道水流流态,消能效果显著。

弯道水流特性三维数值模拟分析研究

弯道水流运动情况复杂,其水流运动状态直接影响弯道段的水流特性和运营稳定。本文借助MIKE计算软件,建立三维数模来研究弯道水流的分布特征,并分析了不同流量对水流特性分布的影响,研究结果显示:进口流量对横断面流速差影响最大的为b断面处(15°处),其次是c断面处(45°处),而在弯道的后半段,各层流速值随流量增加的变化程度显著降低。因此,在进行弯道防护设置时,应重点考虑这两个断面。

具有弯道的竖井式出水口水流均匀性研究

竖井式出水口水流受弯道段和竖直段影响,竖井周边各分流孔出流不易调整均匀,同时分流孔底板附近易出现反向流速。本文在数学模型得到试验验证的基础上,采用RNG k-ε紊流模型,对具有弯道的竖井式出水口流动特性进行三维数值模拟,分析了弯道段体型和竖直段长度对出流均匀性的影响。计算结果表明,渐缩弯道与等直径弯道比较,当竖直段长度均为2D(D为竖直段直径)时,渐缩弯道的竖井式出水口各分流孔出流较均匀;若采用等直径弯道,对应竖直段的长度增加6D^8D时,其出流均匀程度与渐缩弯道的相当。研究成果对抽水蓄能电站竖井式进/出水口的设计具有指导意义。