宽尾墩在溢洪道挑射水流中的优化应用研究

溢洪道在应用挑流消能时,挑射水流在空中掺气扩散,导致其直接冲击下游冲坑附近两侧边坡,对工程长期运行的安全极为不利。在溢洪道挑坎两侧边墙加设宽尾墩,基于Flow-3D软件对水流流态、入水范围及流速进行数值模拟优化研究。结果表明,宽尾墩可使溢洪道挑流水舌向内侧横向收缩,有效地将水舌入水范围收窄,避免水流直接冲击两侧边坡,且入水流速基本保持不变,入水范围相对分散,可削弱对挑流冲坑的影响,有利于工程的长期稳定运行,可为其他类似工程的研究设计提供参考。

水平挑射消能工水力特性研究

为进一步研究水平挑射消能与传统的上挑角挑流消能的差异,了解水平挑射消能的水力特性和效果,为工程设计提供可靠的数据支持,文章采用水工物理模型试验,分别对溢洪道挑流鼻坎体型设计、流态分析、压力分布及空蚀情况、冲淤形态、消能效果进行深入分析研究。研究表明:水平挑射消能具有比传统的挑流消能冲坑深度小,冲坑段消能形态优等特点。在部分地形条件有利于挑流消能工布置,冲坑地质条件较差的工程可推广使用,水平挑射消能对改善冲淤状况,有效减小冲坑深度,降低冲坑段两岸边坡的处理费用效果显著。

挑射水流对岩基河床冲刷的探讨

在分析水垫塘中射流特征的基础上，综合了消能和射流的观点，提出一个估算冲坑深度的新公式。该公式结构简单、包括因素较全面，并通过分析计算实测资料，给出岩石冲刷系数的推荐值。利用该公式，对三峡大坝冲刷深度进行了预报，其预报值与各家的实验值符合较好。

燕尾挑坎挑射水流数值模拟

采用Fluent计算软件对溢洪道出口燕尾型挑坎挑射水舌进行了三维数值模拟。计算得到水舌形态、水舌速度的分布情况。水舌宽度沿纵向迅速减小,拉伸充分,降低了单位面积内的入水量;大部分水体由底部开口射出,最大流速亦集中在底端,“燕翅”部分水体较少但掺气明显,速度较底部偏低,研究结果表明本文数值模拟方法具有良好的合理性和可靠性。

高坝空中挑射水流水力特性及消能机理的研究

本文介绍研究高坝泄洪消能空中挑射水流水力特性及消能机理的重要意义;介绍利用作者研制的挑射水流流速仪，为工程模型试验实测挑射水流沿程流速的情况及成果；并在上述实测成果的基础上进行挑射水流流动规律的分析研究。提出挑射水流空中消能率的计算公式及检验消能效果的其它因素。对挑射水流空中消能机理作了分析研究。

热膜测速技术在挑射水流运动特性及高坝消能机理研究中的应用

本文为探讨挑射水流在冲坑内的基本特征与消能机理， 首次利用热膜测速技术量测定床冲坑中淹没射流的沿程时均流速和脉动流速分布， 并同时量测沿坑底的压强场， 给出入射区、冲击区和壁射流区三个子区的流速和压强的变化规律； 计算坝面摩阻消能、空中扩散消能和冲坑水垫中紊动剪切消能三部分的消能效率．

挑射水舌掺气扩散的理论分析初探

本文假定空中二元水射流断面内含水浓度β和流速u以水股中心线上下对称呈高斯分布,沿程气水总流量的变化与水股中心线处的流速成正比,考虑重力作用,不计空气阻力,由水流量沿程守恒和动量定理,对二元挑射水舌空中扩散掺气进行初步理论分析,导得了半经验半理论的关系式,并与实测资料进行了比较。

高坝空中挑射水流流速量测方法和仪器的研究

本文介绍高坝泄洪消能空中挑射水流流速研究的目的和意义；介绍作者对挑射水流流量方法的选择，对量测仪器研制的经验和成果，包括测速原理、仪器方框图、电原理图及对测流计算机软件的要求等。此项研究成果为研究挑射水流运行规律提供了测试手段，填补了国内外这方面技术的空白。

对“挑射水流对岩基河床冲刷的探讨”的讨论意见

对“挑射水流对岩基河床冲刷的探讨”的讨论意见苏鲁平（水工研究所）《长江科学院院报》１９９４年第４期刘沛清、冬俊瑞、余常昭的论文“挑射水流对岩基河床冲刷的探讨”（以下简称“刘文”），在清华大学及国内外多年研究的基础上，综合消能与射流的观点，提出了一套估...

对挑射水流在软弱破碎岩带中形成局部冲坑的初步分析

在岩石河床上兴建混凝土溢流坝,一般多采用挑流消能;因为这种消能型式比较经济。但挑射水流在下游岩石河床造成的冲坑,可能成为坝基下游的临空面,或破坏下游水工建筑物的基础和两岸坡脚,影响稳定。

挑流消能工挑射距离的原型观测与计算

本文介绍了采用同步摄影测量鼻坎挑射距离的方法和成果。认为用这种方法测量挑流水舌轨迹和射距较之以往的其它方法精度高,误差小,重复性好,并避免了人为视觉的误差,观测成果可靠。并运用这些观测成果对各家计算流速系数和挑射距离的公式进行了验证,证明用中南院(原长沙院)提出的射距计算公式和湖南院、长研院及徐秉衡等提出的流速系数计算公式的计算结果与实测值十分接近。从而扩大了这些公式的适用范围,不仅适用于中、低水头,而且可用于高水头、大单宽泄量挑流射距和冲刷坑最深点位置的计算。

溢洪道出口斜切型挑坎挑射水舌三维数值模拟

采用RNGk-ε紊流模型与VOF方法对溢洪道斜切型挑坎挑射水舌进行了水气二相流三维数值模拟。计算得到了空中水舌形态、水舌挑距、水舌入水角度及入水速度,模拟结果与模型试验和理论计算结果吻合良好,分析了空中水舌及水舌入水区域的流场、水舌入水位置、紊动能κ和紊动能耗散率ε的分布规律以及提高水舌数值模拟精度的措施。论文研究结果表明本数值模拟方法对类似工程基本可以代替模型试验,从而提高研究效率,并为工程优化设计及运行提供科学依据。

导流洞挑射水舌的模型试验及数值模拟研究

采用模型试验和数值模拟相结合的方法对导流洞挑射水舌的水力特性进行了研究。原设计连续挑坎存在水舌落砸本岸基岩的问题,改为斜切挑坎予以解决;采用RNG k-ε紊流模型计算了三维流场,再现了水舌的空中形态,对比沿程水面线、出口流速和水舌挑距,计算结果与测量数据吻合较好。研究结果表明:对于中低流速的斜切挑坎,挑角以15～25°为宜,高坎出口的表面流速明显小于低坎出口的临底流速,会导致高坎出口挑距明显缩短,理论分析时应考虑挑坎高差对流速的影响。

高扩散低收缩差动坎高坎空中挑射水舌运动特性

采用k-ε双方程紊流模型,对高扩散低收缩差动式挑坎空中挑射水舌进行了三维数值模拟,给出了扩散高坎空中挑射水舌的扩散规律、流速分布等结果,并与连续式挑坎空中挑射水舌运动特性进行对比分析,二者趋势吻合很好.结果表明：扩散高坎水舌沿程空中垂向扩散规律满足线性分布,其扩散厚度比连续式挑坎小;扩散高坎水舌截面速度分布规律与连续式挑坎相似,均近似符合正态分布,但速度沿水深方向较连续式分布更均匀.

开敞式变坡溢洪道消能工数值计算分析

采用紊流模型,VOF方法对三孔泄洪工况下,溢洪道全程流场进行了水气二相流三维数值模拟。特别在上游水库进口断面上自编程序使用了水位边界条件,计算得到校核水位下溢洪道沿程一系列水力要素,把溢洪道中心线压强、侧墙水面线以及水舌挑距与相应的模型实测值进行了验证。在此基础上,对收缩段水流冲击波,水舌入水宽度,入水角度、流速分布等水力特征进行了分析讨论。研究表明:三孔同时泄洪,在收缩段会出现较强的M型冲击波,随后在直段发展为◇型波;数值计算对于水舌入水宽度和入水角的模拟欠佳。

饶平县汤溪水库挑流消能设计及其优化

汤溪水库溢洪道采用挑流消能,但常规挑流设计冲坑深度较深,淘刷严重,边坡高度大,支挡费用高。为降低冲坑支挡难度,减少工程投资,结合冲坑段地质条件特殊,抗冲刷能力强的岩土层靠近挑坎的特点,通过物理模型试验从水流形态和抗冲地质条件2个方面优化设计,采用前移挑坎位置、0°平射挑射角等措施可有效前移挑流水舌落点,在保证挑坎安全的前提下溢洪道冲坑冲刷深度大为降低。另外通过模型起挑流量试验,得出小流量下护坦无设置必要,大流量情况下无法保证护坦安全的结论,因此取消了原护坦设计。优化后冲坑两侧采用直径1.2 m的C35连排钢筋混凝土灌注桩+锚索支挡方式,冲坑底部不设置混凝土衬砌护底。方案节省了工程投资,降低了工程施工难度和风险,可以给其他工程带来一定的参考借鉴意义。

溢洪道挑流鼻坎水气二相流数值模拟研究

针对某溢洪道挑流消能存在的问题,采用VOF方法、立方体网格和k-ε紊流模型对溢洪道整体水力特性进行了三维数值模拟,对挑射水流流态、水舌掺气、水垫塘底板压强、下游河道流速等方面进行了分析。将某溢洪道由原高低式挑流鼻坎修改为差动式后,增大了下泄水流入水范围,提高了挑流消能的消能效率,减小了水垫塘底板压强,降低了下游河道水流流速。优化方案数值模拟结果得到了模型试验结果的验证。

高山峡谷大流量下溢流表孔体型试验

亚碧罗水电站坝址处河道较窄,单宽流量大,且下游左岸存在5个错落体,为了分散水舌落点并避免下泄水流直接倾砸岸坡,以减小对河床的冲刷,结合亚碧罗水电站1∶50和1∶100两种比尺的模型试验,对表孔总体布置型式、掺气和消能设施进行系列优化试验后提出推荐方案.试验结果表明,掺气设施选用合理,挑射水流在空间上形成差动结构,消能区域增大,水舌落点分布均匀,较好地解决了工程问题,也为同类工程提供了重要参考.

基岩的抗冲能力及其分类

岩石河床的抗冲能力，实质上反映了基岩在挑射水流的冲击下抵抗解体破坏的能力。此文初步分析了影响基岩解体破坏的主要因素，运用量纲分析法，探讨了影响基岩抗冲能力的三个无量纲数。并在此基础上，通过综合分析各家的抗冲能力分类表，给出一个考虑因素较多的基岩抗冲分类的推荐表。