基于等效收缩断面的渐扩折坡消力池特性研究

针对不规则渐扩折坡式消力池中的水跃初始断面和水深难以确定的问题,提出了等效收缩断面的假设,利用坎前水深计算等效断面位置和水深,将其引入到渐扩折坡式消力池的水跃消能分析中,提出渐扩折坡水跃消能公式,为渐扩折坡式消力池中的水跃消能特性评估提供依据。此外,通过物理模型试验对渐扩折坡式消力池的水力特性进行测试研究,分析折坡水跃消能的流态、临底流速、脉动压力分布和空蚀空化分布规律。结果表明,采用等效收缩断面的消能率计算公式能够对渐扩折坡式消力池的水力特性进行合理评估,水跃发生在渐扩折坡式消力池的渐扩折坡段上,能有效缩短消力池长度,减少底板空蚀空化风险,提高消能效率。

渐扩式折坡消力池的水力特性试验研究

以出山店水库枢纽工程南灌溉洞为例,针对原设计方案折坡等宽式消力池中存在水跃不稳定、流速分布不均及消能率低的问题,提出了完全渐扩式折坡消力池的修改方案,并通过物理模型试验研究了两种不同消力池方案的水力特性。结果表明,修改方案能增大消力池进口的弗劳德数,可明显改善原方案中流态流速分布不均、水跃不稳定问题,且能较大地提高消能率。

数值模拟在渐扩式折坡消力池中的应用

为解决折坡消力池中水跃不稳定、流速分布不均及消能率低等问题,主要采用数值模拟方法对河南省某水库枢纽南灌溉洞进行研究,提出完全渐扩式折坡消力池的结构。通过物理模型数据对比,验证了数值模拟的可靠性。通过对消力池内部流场的对比分析,发现渐扩式折坡消力池提高消能效果的机理:渐扩式消力池能使水流横向扩散的空间增大,增强消力池首部水流的立轴旋滚;消力池内存在较大的横向速度梯度,产生剧烈的紊流剪切和横向流动。相对于非扩散消力池,渐扩式折坡消力池能较好地控制出池水流的流速及流态,减少下游河岸冲刷,在设计时可以予以参考。

卡尔达拉水电站消力池与消力墩体形试验研究

针对卡尔达拉水电站泄水孔在运行中由于消力池与消力墩体型设计不合理而出现的消力池内流态不良问题,对消力池与消力墩体型进行了不同方案的试验研究。通过在水工模型试验中改变折坡消力池坡度及消力墩的位置,对各试验组合结果进行对比分析,提出合理的折坡消力池体形及消力墩布置方案;并且从水流流态、流速、水跃特性、消能率等方面综合考虑,分析消力墩位置对折坡消力池消能的影响。

安宁水电站溢洪道消能防冲试验研究

低水头、低佛汝德数消能一直是中小型水利工程泄洪消能的关键问题,通过水力学模型试验方法,对安宁水电站溢洪道泄洪消能问题进行了研究。结果表明:通过折坡消力池中布置两排消力墩以及护坦末端加设尾坎的方案,解决了该溢洪道消力池消能及水流衔接问题,提高了消能率,改善了下游河道水流条件。