龙抬头式泄洪洞反弧末端边墙掺气减蚀设施的研究

高水头龙抬头式明流泄洪洞发生空蚀的部位一般位于反弧末端下游边墙及底板上,因此研究该部位的掺气减蚀设施具有十分重要的应用价值。结合二滩水电站1号泄洪洞,研究了反弧段边墙掺气问题,基于掺气挑坎设计中应遵循的基本原则,提出了一种新型的斜侧收缩式掺气挑坎体形,并分析了影响侧收缩掺气挑坎挟气量及挑坎下游水流流态的因素。

龙抬头式泄洪洞水流数学模型及其应用

本文给出了一个实用、有效的三维泄洪洞水流数值模型。对泄洪洞进口段采用势流模型，对明流段则考虑了阻力与边界层发展的影响，提出了一种既适合内部边界层区，又适合外部边界层区的数值计算方法，使之能合理地模拟龙抬头式泄洪洞的水流特性。验证计算及工程应用表明，该数值模型具有较高的精度，能满足工程要求。

龙抬头式放空洞有压段体型优化三维数值模拟研究

本文建立了放空洞水流三维k-ε紊流数学模型,通过对多个库水位工况下水流数值模拟结果的泄流量与水工模型试验结果进行了比较,验证了数学模型的可靠性。通过数值模拟方法对放空洞检修闸收缩段和龙抬头竖弯段进行了优化。研究结果表明:加长收缩段长度和提高收缩段进口高度可使壁面压力分布显著改善,并且在导流闸出口两侧采用内圆弧也可使收缩段进口两侧局部压力分布改善。

基于数值模拟的小浪底龙抬头式泄洪洞防洪安全分析

基于数值模拟,从泄流能力、断面流速、洞顶余幅、测压管水头、空化数及挑流冲刷等方面对黄河小浪底水电站左岸2号龙抬头式泄洪洞进行了防洪安全分析,并将模拟结果与1∶40物理模型试验结果进行了对比,结果表明,模拟结果与试验结果一致,采用数值模拟对龙抬头式泄洪洞进行防洪安全分析是可行的;同时还针对龙抬头式泄洪洞运行中存在的安全问题提出了相应的解决措施。

龙抬头式泄洪洞安全监测指标分析

基于1∶40正态水工模型,运用RNG k-ε双方程湍流模型对设计与校核2种特征洪水位下小浪底水电站2^(#)龙抬头式泄洪洞衔接段流场水力特性进行数值模拟,求解了该泄洪洞泄流能力、流速分布、压强分布及空化数等水力特性.同时从空化数、流速、测压管水头及洞顶余幅等角度提出了龙抬头式泄洪洞安全监测指标,并构建了龙抬头式泄洪洞安全监测预警级别.研究结果表明:流量系数、流速及测压管水头模拟值与试验值吻合较好,说明采用数值模拟可较好地求解龙抬头式泄洪洞衔接段流场水力特性.龙抬头式泄洪洞的风险程度可划分为安全、低警、中警及高警等四级预警状态.影响龙抬头式泄洪洞安全运行的安全监测指标按照权重由大到小顺序依次为空化数、测压管水头、洞顶余幅及流速.研究结果将为龙抬头式泄洪洞的优化设计与安全施工提供一定的理论指导与技术支撑.

龙抬头式泄洪洞体型设计与泄洪消能问题研究

结合某枢纽工程龙抬头式泄洪洞(由导流洞改建)渥奇曲线段体型设计与出口泄洪消能问题,以及对收集到的国内已建龙抬头式泄洪洞工程实例进行综合分析,认为该工程龙抬头渥奇曲线段体型设计合理,满足防蚀要求。同时通过试验研究提出了一种结构简单、施工方便的综合式消能工,从而较圆满的解决了该工程导泄"二合一"隧洞出口消能工体型选择及泄洪消能问题。

龙抬头式放空洞及其闸室结构的抗震特性研究

鉴于龙抬头式放空洞及其闸室抗震动力特性迄今研究鲜少,采用振型分解反应谱法对放空洞及其闸室工程实例进行抗震特性研究,通过有限元软件ANSYS进行模态分析得到自振频率和典型振型图,以及谱分析进行结构应力及位移状况研究,分析表明整体结构主要受到横河向地震作用,放空洞进水口、闸室顶部、反弧段始端的洞底等部位存在压应力集中现象,该研究为相关工程的优化设计提供了重要参数。

龙抬头式泄洪洞水力特性试验研究与数值模拟

为探索采用数值模拟研究龙抬头式泄洪洞水力特性的可行性,以黄河小浪底水利枢纽2~#龙抬头式泄洪洞作为研究对象,结合1∶40正态水工模型,利用RNG k-ε湍流模型,从泄流能力、洞顶余幅、断面流速、测压管水头、水流空化数、挑流射程及冲坑深度等方面对设计与校核两种洪水位条件下龙抬头式泄洪洞的水力特性进行了研究,并将模拟值与试验值进行对比。研究结果表明,模拟值与试验值吻合,利用数值模拟探究龙抬头式泄洪洞水力特性是可行的。泄洪洞洞内水流平稳,且洞顶余幅大于25%,即不存在明满流交替的不良流态。在校核洪水位时,流量系数模拟值与试验值都高于设计值,泄流能力能达到防洪设计要求。渥奇段和挑流段的水流空化数较小,有发生空蚀破坏的可能,需采取适当减蚀措施;高速流体在不平整的水工模型表面可能引起局部负压,应关注表面施工问题。研究所得成果可为泄洪洞设计、施工提供参考和理论依据。

龙抬头式泄洪洞水工模型试验分析

龙抬头式泄洪洞是小浪底水利枢纽工程的主要泄水建筑物。针对高速水流产生的不良水力学问题,采用几何比尺为1∶40的水工模型,根据重力相似准则,对设计和校核两种洪水位工况下小浪底库区右岸2号龙抬头式泄洪洞的泄流方案进行了试验研究。结果表明:龙抬头式泄洪洞泄流能力满足要求;龙抬头式泄洪洞侧墙空化数均大于0.3,洞身侧墙区域未发生严重的空蚀破坏;下游河道的挑流射程较远,形成的冲坑深度对大坝基础影响较小;挑流消能会对大坝的右岸山体产生冲刷与掏空效应,需要对山体坡面采取抗冲刷措施。

龙抬头式斜井开挖支护施工

在地下过流隧洞设计中,由于结构布置、地质条件等因素影响,隧洞进、出口两端之间不能以均匀坡度连接,有时在较短水平距离内需有较大高程变化。考虑到需保持水流的平顺,降低水头损失以及减小水流对隧洞的冲刷,高程变化处不宜采取竖井形式,而是设置为龙抬头结构形式斜井。龙抬头结构形式斜井具有长度短,倾角陡,上、下弯段空间小等特点,这给开挖支护施工带来了较大难度,施工方法的选择关系到施工安全、质量以及成本,对龙抬头结构形式斜井开挖支护施工方法进行分析研究具有较大意义。结合丰宁抽水蓄能电站尾水隧洞末端斜井施工实践,对龙抬头式斜井开挖支护施工技术进行分析,选择技术可行、经济合理的施工方案。

苗家坝水电站左岸溢洪洞反弧段掺气减蚀试验

龙抬头式溢洪洞工程已经有不少的应用,其发生空蚀的部位一般是在反弧段下游。结合苗家坝水电站左岸溢洪洞,通过模型试验对反弧段掺气设施的位置选择和体型优化进行了研究。分析了不同运行工况时,掺气设施的掺气特性。试验结果表明,修改后的掺气设施体型的掺气效果良好,可以满足工程运行的需要。此模型试验对苗家坝水电站溢洪洞原型的掺气布置具有重要的参考价值。