基于阻力相似条件下的桩群物理模型设计方法

在Froude数相等的水力模型中,按模型比尺缩小桩群结构,模型雷诺数减小,其阻力系数与原型不相等。为了研究模型满足桩群的整体阻力相似条件,在30m长、3m宽、0.26m深的循环水槽中进行一系列桩群阻力试验,得出桩群阻力系数与桩数、桩距、桩排列方式的关系。根据试验数据和相关的文献资料成果,按照阻力相似理论进行实际码头桩群模型设计,在保证阻力系数相似的前提下提出了模型码头桩群的设计方法。结果表明,考虑阻力相似设计的物理模型试验可以更好地反映实际桩群工程附近的流场分布和流态,为工程区域的泥沙冲淤模拟和地形验证提供了水流条件。

冷却器阻力特性及简化模型阻力相似率定试验

某典型水电站机组采用循环冷却方式,将冷却器分别置于8条尾水支洞中,工程设计需要论证冷却器对尾水洞过流能力的影响。由于冷却器数量多,模型制作工作量大,因此为简化模型制作,选取1条支洞进行单体模型试验,在量化分析冷却器阻力特性的基础上,依据阻力等效原则,通过简化模型阻力相似率定试验,选定冷却器简化模型的材料及其布置方案,用于其他7条支洞冷却器模型的制作,保证了试验进程。研究表明,尾水洞采用冷却器简化模型能够满足水流运动的相似性要求。

水利水电工程施工导截流模型试验中的阻力相似问题

施工导截流模型阻力不相似会导致试验成果与实际存在较大偏差。采用理论分析及水力计算方法,剖析了长导流隧洞壁面沿程阻力相似的影响因素,揭示了截流模型试验中阻力危机现象,提出了解决阻力不相似问题的途径。研究表明:对于隧洞导流模型受模型比尺制约,模型水流往往处于紊流过渡区,洞壁阻力系数是模型雷诺数的函数,如忽视模型阻力相似问题,会导致模型泄流能力试验值和洞内流态与原型存在较大偏差,可采取加大流量法或通过系统试验拟合阻力系数与模型雷诺数的关系,再对模型试验泄流能力成果予以修正。对于截流模型,块体抗冲稳定相似需满足推阻力系数相似,模型雷诺数Re只有在3×10^(4)~2×10^(5)时,绕流阻力系数C才为常数,可通过合理选择模型比尺使模型水流进入自模拟区,避免阻力危机。

水石流概化水槽试验相似律的探讨

针对水石流颗粒粗、粘性小的特点，提出了利用水槽进行分段模拟水石流的设想。首次通过几何变率解决难度较大的阻力相似问题，改变了以往过度加糙的方式；通过变粒径比尺的方法消除了模型沙级配不连续相似的问题，较好地实现了固体物质级配相似，达到了泥石流的密度相似和输沙相似。通过水槽概化模型试验实例，对本方法进行了验证。

空气助送泥实验台与原型的相似关系

根据挖泥船排泥管内流体流动状态的微分方程描述 ,用相似转换法推导出了各相似准数 ,并且分析了它们在模型与原型的相似关系中的主次地位 ,得出了模型与原型的阻力相似是最主要的结论 .

动床模型泥沙运动相似问题

根据阻力相似要求,导出泥沙运动相似比尺,如床沙起动粒径比尺,悬沙粒径比尺,推移质输沙率比尺和悬移质含沙量比尺等。使得用起动流速和起动拖曳力来演绎的上述比尺异途同归,得到统一。指出阻力相似是泥沙运动相似的必要条件,动床模型因加减糙困难,阻力相似与弗氏数相似一般难以同时满足,弗氏数相似适当偏离是不可避免的。

潮汐河工模型三角块梅花形加糙试验研究及其应用

通过水槽均匀流试验,研究了三角块不同粘贴方向、厚度、布置间距和水深条件下若干种粘贴方案加糙糙率.根据试验结果,推导了三角块正向、反向梅花形粘贴糙率计算式,计算值与实测值偏差在10%以内.将三角块梅花形加糙研究成果应用于长江河口段模型,模型潮位和流速均与实测值基本一致,模型能较好地复演天然水流运动规律.

港珠澳大桥潮流物理模型设计的关键问题

港珠澳大桥横跨伶仃洋河口,该水域南北长75 km,东西宽约50 km,模拟总水域面积大于2 100 km2.针对此类型的桥梁潮流物理模型设计,桥墩桩群处理是关键问题之一.对于小尺度单桩如仅按几何相似比尺进行设计,则无法满足阻力相似,因此本模型在满足潮流运动相似原则的基础上,充分考虑大桥桩群总阻力相似的方法进行概化处理,并经过水流试验验证.结果表明该物理模型桩群概化处理和边界控制合理,较好地模拟了大桥建设对水流运动影响,为跨海特大型桥梁模型设计提供了切实可行的有效方法.

山前冲积扇河流变态动床模型与比降变态

山前冲积扇河流通常宽浅、比降大 ,且河床粗糙 ,阻力大。其动床模型中根据起动相似选定的模型沙往往难以满足糙率相似的要求 ,此时应该采用比降变缓的比降变态方法使阻力达到相似。即根据起动相似和模型糙率相似确定比降的比尺 ,模型比降变态的变率系数与几何变率、起动流速系数比尺、沙粒糙率系数比尺和有效重力比尺有关。将比降变态方法应用于南水北调工程穿沙河段的动床模型 ,实验结果表明 。

永乐电站调压室模型试验

结合具体的模型试验,对长引水隧洞引水系统的变态模型设计进行了研究,特别对阻力相似条件进行了分析,指出在变态模型设计中,也可以同时满足沿程阻力相似和局部阻力相似.并给出相应的涌波试验结果.此外,对隧洞至调压室过渡段的流道体型、分流墩形式进行了优化设计,从而改善了流态,减少了水头损失.

动床模型粒径比尺的确定方法

中、细沙河床动床模型的基本相似条件为水流运动相似和泥沙运动相似。在水流运动相似条件中弗氏数相似和阻力相似的流速比尺形式不一致,且水流阻力是床沙粒径和水流强度的函数;在泥沙运动相似中有关粒径比尺形式也不一致,而且它们又与水流条件有关,错综复杂,使得泥沙粒径比尺的确定难度很大,不得不根据研究问题的性质对基本相似条件有所侧重和取舍,选取主要的作为设计依据,次要的允许有一定偏离。根据研究问题的需要,提出了粒径比尺设计方法,根据这些方法就可以确定出基本符合相似要求的泥沙粒径比尺。

跨杭州湾铁路桥河工试验模型桥墩设计关键问题研究

在河工模型试验中由于比尺效应的存在,雷诺数与实际河流差别很大,在研究桥墩、码头等桩柱结构的涉水工程影响时若按模型比尺缩制模型往往不能满足阻力相似的要求,从而影响试验准确性。通过水槽模型试验,对5 mm铁丝制作的几种常见布置形式的模型桩群绕流阻力进行试验。基于试验成果,以通苏嘉甬跨杭州湾铁路桥主墩为例,对主墩桩群进行概化。

永定河卢三段河工模型糙率模拟试验研究

通过水槽实验,运用水泥锥梅花加糙法,研究不同水泥锥布置和不同流量条件下的加糙糙率变化规律。将该加糙方法,用于永定河卢三段河工模型试验中,设计洪水条件下的试验水位与设计水位基本一致,表明加糙结果合理、可靠。试验结果表明,水泥锥直径为2 cm、铺设间距为3.3 cm,可达到0.030的模型糙率要求。试验成果可为大比降沙卵砾石河床的河工模型试验加糙方案提供借鉴。