掺气水射流的空化及其应用

基于两相流体动力学的理论,建立空蚀射流切割装置中短管内的压力变化梯度的基本方程式;通过求解不同流速与不同掺气量时的短管内压力变化结果,分析了初始掺气率和水流流速对短管内压力坡降的影响;为增高水射流的切割效率提供理论依据;研究表明,若水流马赫数接近于1,短管内将产生巨大的压降,促使出口水流产生空化,通过利用高速水流并控制吸入适量空气,形成的空蚀流可提高水射流的切割效率。

表孔泄洪闸前漩涡数值模拟研究

针对某大(1)型水电站泄洪时表孔闸前出现立轴漩涡现象,利用VOF(volume of fluid)方法对进口漩涡等水力特性进行了数值模拟计算,据此分析了坝前漩涡出现的原因、变化趋势等,初步探讨了漩涡对坝体泄洪结构的影响,提出了减弱表孔门槽及闸首部位出现有害漩涡的调度方案。

基于水力学模型试验的某消能井排水管道的优化设计

通过模型试验开展了消能井排水管道的优化设计,结合管道内和下游闸门井的流态、掺气率等水力学特性参数,对3种优化方案进行了试验与综合比选。研究结果表明:在消能井排水管道内设置消能格栅,缩短有压管道段长度,尽早使掺气水流流向水面,从而使气泡溃灭区域集中在小块区域,能显著降低尾水处水面波动,稳定流态。优化方案能够满足工程要求,为类似对消能井下游泄流流态有要求的工程提供参考经验。

宽尾墩体型对阶梯溢流坝阶梯面掺气和消能的影响研究

宽尾墩与阶梯溢流坝结合的新型消能工,有效的解决了我国高坝泄洪建筑物由于高水头和大单宽流量等引起的高速水流问题。本文应用水汽两相流VOF模型和三维RNG-紊流模型,采用有限体积法进行区域离散,速度与压力的耦合方式采用PISO算法,利用几何重建格式的非恒定流迭代求解,对宽尾墩收缩比分别为0.7、0.445和0.4的Y型宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池消能方式中阶梯面掺气特性和消能特性进行了数值模拟,模拟结果显示,各收缩比条件下,沿程平均掺气浓度略有波动,但总体呈减小趋势,随收缩比减小,阶梯面掺气范围减小。在前几级阶梯面,掺气充分,沿阶梯水平固壁面向外,掺气浓度呈先减小后增大的趋势,而沿阶梯垂直固壁面向下,掺气浓度先增大后减小,相同断面处平均掺气浓度随收缩比减小而增大。在掺气末端的阶梯面上,沿阶梯水平固壁面向外,掺气浓度逐渐增大,而沿阶梯垂直固壁面向下,掺气浓度逐渐减小,相同断面处平均掺气浓度随收缩比减小而减小。阶梯溢流坝消能率随宽尾墩收缩比的减小而增大。