不同控制运用条件下消能工特性研究

消能设计是水闸工程设计中的关键环节,消能防冲设施对于保障下游河道安全意义重大。从几何关系、水跃方程、能量方程等角度解析了消能计算公式中主要参数的物理意义,并提出一套系统的消能工计算流程。在此基础上,研究了不同工况下的消能工特性,结果表明:通常在“低开度、少孔数”的工况下,计算所得的池深-开度曲线往往表现为先增加、后减小的抛物线型,所得抛物线极值可作为池深设计的重要参考。研究成果可为消能设计提供一定技术参考,从而提高设计工作效率。

充压伸缩式水封破坏机理及处理措施

充压伸缩式水封在水利枢纽工程高水头泄水孔中应用日益广泛,但由于多种原因,弧形闸门可能会出现漏水,甚至出现水封及连接件破坏现象。某实际工程在第一汛期底水封压板上的M20不锈钢螺栓大部分旋出冲走;增大压板螺栓直径(由M20改为M27)、提高螺栓等级(由A2-70改为10.9级)后,第二汛期螺栓又出现断裂。以该工程为例,采用物理模型试验方法,并结合相关计算,研究了弧形工作闸门底水封附近的水力特性。分析结果表明水封系统破坏机理的主要原因是高速水流引起的负压、空蚀及流激振动诱发的水封系统共振。通过试验方案优化研究,提出了在门槽斜坡跌坎下游布置消力坎的工程措施。试验结果表明:出口段水流条件得到很大改善,水封处负压消失,水流空化数增大,消能减蚀效果明显。此外,还提出将水封压板与座板的弹性连接结构改为刚性连接结构,使得水封系统的固有频率远离水流脉动压力优势频率分布区,避免水封系统共振。研究结果可为类似的弧形工作闸门水封设计和故障处理提供参考。

明渠恒定均匀流机械能损失构成分析

明渠水流机械能损失的确定是水力学乃至工程流体力学中的重要内容。从明渠均质不可压缩液体恒定总流出发,以流体力学中黏性流体运动数学模型为基础,本质上揭示了机械能损失的构成和相互转化关系。成果表明:矩形明渠均匀流紊流的机械能损失由时均流速梯度引起的损失与紊动能耗散引起的损失组成,当雷诺数较小时,时均流速梯度引起的损失是机械能损失的主要来源,而雷诺数较大时,紊动能耗散引起的损失是机械能损失的主要来源。在宽浅明渠中,雷诺数约为9.5×103时,均流速梯度引起的损失和紊动能耗散引起的损失相等。

大藤峡水利枢纽工程泄洪消能建筑物研究与设计

泄洪消能建筑物设计是水利枢纽布置首要研究问题,泄洪消能建筑物设计非常重要,涉及到泄流能力、过流面空化、水流掺气、泥沙磨蚀及对其下游河床冲刷等问题。针对大藤峡水利枢纽工程泄洪建筑物最大泄量达66200 m^(3)/s和消能建筑物弗劳德数低的难题,泄洪建筑物采用了底孔泄洪、表孔排漂的泄洪方案,消能建筑物采用了二级消力池底流消能方式。泄水闸主要采用底孔泄洪,弧门推力巨大,选用钢梁作为弧门支撑体,解决了工程设计难点,为同类工程提供借鉴作用。

明渠二元均匀流时均能耗散率的分析

本文通过时均运动能量方程式,分析了水流运动中能量消耗的机理,通过论述明渠二元均匀流时均能耗散率沿水深的分布,指出了研究流场内部消能率分布的方法。

浅析坝顶弧门的开启和操作运行

通过富春江水电站弧形闸门的工程实践,总结经验,对坝顶弧门在面流状态下,实行“均匀开放”操作进行分析和探讨。尤其是对“均匀开放”的概念,展开了比较深入的讨论,可供同类型的电站参考。

山区水闸运行方案对下游消能防冲影响分析

以山区性河道水闸正果拦河闸为例,通过水工模型试验,研究水闸不同运行方案(水闸对称单孔全开方案和水闸均匀开启方案)对下游消能防冲的影响,结果表明:均匀开启方案水跃形态明显,各断面流速分布均匀,有效降低下游流速,在同等条件下有利于消能防冲、降低工程造价。

沿海挡潮闸消能设计研究

消能设计是沿海挡潮闸设计中重要的一部分,规范中对挡潮闸消能设计的工况和水位组合尚未有明确的规定。以广州市增城区仙村水闸为例,根据挡潮闸的特性,选取3种工况,确定了4种水位组合,进行水闸消能计算。演算结果得出水闸控制运行判定条件,确定水闸开度和消力池尺寸,希望对同类工程的消能设计提供参考。