溪洛渡高拱坝反拱水垫塘与平底水垫塘流场的三维数值模拟比较

采用RNG型k-ε三维紊流数学模型和自由水面"刚盖"的假定,对溪洛渡高拱坝七表孔泄洪工况下,反拱水垫塘与平底水垫塘的流场进行了数值模拟。首先把反拱水垫塘溢流中心线、两岸边附近的流速以及拱底板压强的计算值与相应的模型实测值进行了验证。在此基础上,对两种水垫塘的流态特征、近壁流速沿程扩散特征、底板压强分布等特征进行了详细比较。研究表明,两种水垫塘体型各有利弊。在水舌入水区,反拱水垫塘的流态和底板压强分布更趋合理,而平底水垫塘隅角有高压区,易产生破坏。在冲击区上下游,反拱水垫塘的流态、消能效果和底板压强分布的合理性逊于平底水垫塘。研究成果可为水垫塘型式的选择和设计提供参考。

多层水股射流在水垫塘内的流动特征与动水垫效应分析

多层水股在水垫塘内的流动特征及其各水股间的干扰、碰撞和动水垫效应等对探明水垫塘的消能机理和体型优化设计具有重要的意义．本文利用激光片光源和荧光染色液技术，对静水和动水垫中的射流进行了流场显示试验，并通过射流在动水中的流动特征和淹没冲击射流理论，分析了多层水股在水垫塘内的流动机理和动水垫效应。

挑跌流护底或不护底水垫塘控制标准研究

本文使用锦屏一级、溪洛渡、糯扎渡三个大型工程的水垫塘1∶100水弹性块体模拟底板的水工模型研究了块体失稳条件。并采用专门设计的测试块体承受脉动上举力装置,测试了块体具有一定抗力条件的受力过程。进行了回归分析,给出了一定抗力条件下的安全水深,或一定水深条件下所需抗力(板重力和加锚固)大小的公式。本文对护底或护坡不护底的水垫塘塘底破坏性分析都有参考意义。

岸边并联泄洪洞下游河道冲坑预测

挑流水舌对下游河道的冲刷关系到工程安全。根据动量方程推导了射流在下游水垫中的扩散规律,分析了下游水垫流速对射流扩散的影响,提出了动水垫下射流的临底流速计算方法。研究结果表明:动水流速增加了射流在水中的扩散距离,促进了射流扩散及射流流速衰减,降低了射流临底流速。将研究结果应用于白鹤滩岸边泄洪洞下游河道的冲坑深度预测。模型试验结果表明:在鼻坎水流参数相同的情况下,河道中水流为动水时的冲坑深度较静水时冲坑深度减小约10%,且位于河道下游侧的挑流水舌形成的冲坑深度小于上游侧挑流水舌形成的冲坑深度。与常规预测公式相比,该方法能准确预测不同位置挑流水舌的冲坑深度,研究结果可为泄洪设施下游河道消能防冲设计提供依据。

水垫塘冲击区时均压强的分布规律及特征研究

当大坝开闸泄洪时,由于高速下泄水流本身具有较大动能,会对坝址附近的河床产生巨大的冲击力,造成冲刷破坏。为了提高下游河床的抗冲刷能力,水垫塘应运而生。根据紊动射流理论,推导出水垫塘冲击区时均压强的半经验公式,同时利用MATLAB的数值分析功能,就入塘能量和尾坎高度对冲击区时均压强的影响进行了仿真分析,找出冲击区时均压强的分布规律及特征,为水垫塘的抗冲刷设计提供依据。