一种消除陡坡弯道急流冲击波的新措施

卡群一级水电站为消除陡坡弯道冲击波采取了消能栅和导流消能板新措施。该项措施在上级陡坡段以消能为主 ,弯道采用消、导结合的方式。经一年多的实际运行 ,表明该项措施较好地解决了大底坡急流弯道流态的控制问题 ,施工方法简便 ,工程投资小 ,原建筑结构基本保持不变 ,冬季运行较为理想 。

急流冲击波波角的显式解

急流冲击波的水力计算是高速水力学中的一个重要问题。本文在伊本急流冲击波理论基础上,通过分析,将函数的级数展开近似表达式引入到伊本急流冲击波理论的基本关系式中,从而得到了急流冲击波波角的显式解。并将计算的急流冲击波波角显式解和相应的水深比与其对应的精确解和实验值进行验证比较,证明了急流冲击波波角的显式解有着足够的精度。急流冲击波波角的显式解使计算简化,精度提高,可应用于实际工程。

窄缝急流冲击波与水舌扩散规律研究

采用模型试验手段,通过改变来流断面水流弗氏数Fr及窄缝收缩比β2个参数,重点研究了窄缝挑坎内急流冲击波交汇点位置及水流出坎后扩散规律。研究结果表明:β对冲击波交汇点位置影响较大,而来流Fr影响较小;β越大,冲击波交汇点越靠近挑坎出口;冲击波交汇后,挑坎内表面水体开始起挑,随着β的增大,水流出射角相应减小,β=0.2～0.25时,冲击波交汇点距挑坎出口距离占挑坎总长30%～40%,此时水舌扩散充分性及稳定性都较优。研究成果进一步丰富了对窄缝挑坎水力特性的认识,并为设计提供一定的理论依据。

对称直线收缩段急流冲击波的水力计算

在Ippen理想冲击波理论的基础上分析了对称收缩段急流冲击波的形成机理和水力特性;结合国内外专家学者对陡冲击波的研究成果,对不同来流和不同边墙偏转条件下波角、水深比、计算值与试验值的误差进行计算;将计算结果进行分析比较,得出刘韩生简化式比其他计算公式计算简单、使用方便、计算精度较高、比较适合工程应用的结论。

陡坡渠道急流冲击波

通过理论分析研究了底坡对急流冲击波的影响,并进行了相应的模型试验研究。在陡坡渠道上,波阵面不再是直线,冲击波的角度和深度之比不是常数,而是沿波阵面缓慢变化。文中提出一种近似方法计算急流冲击波的角度和深度之比;引进一个动水压强修正系数来概括垂直冲击波波阵面方向的动量方程;由于底坡的影响,沿着激震前沿来流的佛劳德数增大,因此在每一部分都提出了确定佛劳德数的方法。计算结果与试验结果吻合良好。

窄缝挑坎收缩段急流冲击波特性的探讨

窄缝挑坎是五十年代国外开始采用的一种新型消能工。近年来,我国许多院校和科研单位对窄缝挑坎的体型和水力特性也开展了大量的研究,提出了许多有益的认识和建议。本文对窄缝挑坎收缩段的急流冲击波特性进行了较详细的分析研究,将窄缝挑坎收缩段的水流分为波前上游区和波前下游区两个不同流态的区域,对波前上游区水力要素的沿程变化规律作了初步的探讨。同时在伊本等人提出的急流冲击波计算公式的波前上游边界条件的基础上进行了修改补充,可用作窄缝挑坎收缩段边墙水面线的计算,并作为确定窄缝挑坎边墙基本尺寸均依据。

消波墩在正槽式溢洪道急流冲击波中的应用

溢洪道的控制堰下一般接陡坡泄槽,为使陡槽内水流平顺,平面上陡槽以等宽直线布置为佳,但受地形、地质等条件的限制,会采用急流段边墙转折,这就将导致冲击波的产生.消波墩作为陡槽局部抬高的变体,可以有效的克服产生的急流冲击波,有良好的工程应用效果.

孔板在改善溢洪道弯道急流流态中的应用研究

为了在较短的距离内消除经圆弧溢洪道集中下泄水流的大部分动能,并改善水流在平面及过水断面上的流态,根据弯道急流的特点,并结合龙屯水库弯曲溢洪道的工程实践,对在溢洪道上设置的孔板消能工进行了模型试验研究。结果表明:在溢洪道泄槽上设置孔板,可改善弯道冲击波在光滑溢洪道上形成的折冲水流的恶劣流态,使消力池内涌浪高度减小,水流流态相对稳定,主流冲击波基本消失。对整个试验过程作了详细介绍。

新疆策勒县奴尔水利枢纽工程表孔溢洪洞弯道急流控制方案研究

通过对新疆策勒县奴尔水利枢纽工程表孔溢洪洞弯道急流冲击波控制方案的拟定和实验验证对比,总结出在弯道半径一定、转角一定的情况下,加宽过流断面并在中部加设导流板将泄槽一分为二,让水流各行其道,横向不混掺的方法,能够将急流冲击波控制在设计允许范围内。

高拱坝宽尾墩三维流场数值模拟

高拱坝表孔宽尾墩收缩射流水舌的扩散特性与其出口流速分布密切相关,为了求得收缩射流的水力特性,应用RNGk ε双方程湍流模型对高拱坝表孔不同体型及过流量条件下可能出现的降水曲线流态、急流冲击波流态、水跃壅水流态、缓流流态4种流态进行了数值模拟计算,水流自由表面的模拟采用VOF法,得到了溢流水面及流速分布。结果表明,无论在何种流态下,计算所得的水面曲线均与物理模型试验值吻合良好,所得的出口流速分布结构也验证了高拱坝宽尾墩收缩射流水舌不同流态下分散的机理。

明渠水流模型试验中糙率不相似问题研究

基于贵州省某水电站溢洪道的水工模型试验,提出了水工模型试验中溢洪道糙率修正的一种新观点。在模型试验中,由于不可避免地存在急流冲击波等因素对水面线不确定性的影响,使得这些影响远大于糙率不相似而引起的水面线变化。于是当原型溢洪道的水面线和模型的水面线偏差在设计规范允许的范围内时,模型试验就可以忽略糙率不相似的问题,从而免除了溢洪道糙率的修正过程,带来较大的经济效益。

超高速掺气水流中的激波现象——可压缩及不可压缩理论的比较

本文介绍了超高速可压缩掺气水流的均质绝热激波理论和不可压缩急流冲击波理论，并针对明渠边墙突然偏转情形中的超高速掺气水流，对两种理论预测的结果进行了详细比较，二者差异极大．此外，本文还提出了一个简便判据。

大倾角底坡泄槽收缩段水流水力特性模型试验研究

为了进一步揭示大倾角底坡、大边墙收缩角泄槽收缩段内水流的水力特性,建立了不同大倾角底坡和大收缩角的泄槽收缩段模型进行试验,以观测不同底坡和收缩角对泄槽收缩段内的水深、边墙动水压力和冲击波波角的影响。研究结果表明:①大底坡泄槽边墙收缩段产生的冲击波的影响范围很小,只有紧邻边墙的水流受冲击波的影响;边墙处水流分层明显,水面线主要由收缩起点处跃起的水流决定。②边墙处的时均动水压力与边墙水深的关系远非线性,不同边墙收缩角、不同断面的时均动水压力沿边墙水深的变化规律明显不同。③大倾角底坡泄槽边墙收缩段所产生的急流冲击波的形态与小倾角水流冲击波差异较大,现有冲击波理论在大倾角泄槽中的应用存在一定局限性。

验证汤河水库溢洪道水面线的模型试验研究

汤河水库溢洪道工程已完成初设,为了验证陡槽内高速水流流态及论证初设的可行性,对汤河水库溢洪道进行水工模型试验研究。通过物模试验,对水深等要素进行了观测,分析急流冲击波等因素作用下的试验数据的可用性,并对边墙进行了优化。

多弯道溢洪道水力特性研究

溢洪道是水利枢纽中一种重要的泄水建筑物。在工程设计中,常因地质、地形等条件的限制,而把平面布置设计成单弯道、双弯道甚至多弯道的形式。由于惯性离心力和大坡降的共同作用,常会产生弯道急流冲击波,水流水力特性极为复杂。针对多弯道溢洪道的水力水流特性,结合龙屯水库溢洪道的工程实践进行了水工模型试验,得到了不同工况下的溢流堰泄流量、水面线、断面流速、消能率及沿程压力分布,并对溢洪道水流流态存在的问题进行了分析。