平面二维数值模型在导流明渠优化设计中的应用

基于平面二维水动力数学模型,采用交错网格和ADI法对某工程多种型式导流明渠进行了流场的数值模拟。模型利用实测数据对计算参数进行了粗步率定,对流速分布及明渠内水面比降进行了研究。结果表明:计算模拟结果与模型试验结果基本吻合,表明该模型能够为导流明渠优化设计方案比选提供定性判断的依据。

乌江银盘水电站消力池及导墙脉动压力特性研究

依托乌江银盘水电站,对底流消能消力池底板及导墙脉动压力特性进行了较系统的水力学模型试验研究。通过大量点、面水流脉动荷载测试数据的综合分析,获得了消力池底板及导墙动水压力的分布规律。该研究丰富和发展了底流式消力池及导墙的脉动压力特性研究,可为对该类消能形式水流动力特性的深入研究提供科学参考。

徐家河水库溢洪道除险加固工程消能防冲效果试验优化研究

通过1∶50水力学整体模型,针对孝感徐家河水库溢洪道除险加固初步设计方案进行了相关水力学问题的试验验证,并开展了进一步改善溢洪道消能防冲效果方案的优化试验。研究成果表明:溢洪道的泄流能力和消能防冲效果满足设计要求;为改善一、二级消力池及明渠内的流态,可采取在一级消力池内修建T型墩,在明渠内设置消能墩、加糙墩,在一级消力池尾槛顶部左右两侧增设消能墩和将二级消力池尾槛高度降低等优化措施;修建徐家河大桥使明渠内局部水位升高;根据冲刷试验成果,需对汉渝铁路桥墩后及316国道桥墩予以相应的保护。

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。

摆式波能发电装置在不规则波中的性能分析

通过建立Matlab/Simulink仿真模型求解Cummins方程,计算摆式波能发电装置在不规则波中的瞬时功率和平均功率,同时考虑线性和非线性动力摄取系统的影响。线性假设下的数值结果与试验数据的对比验证目前数值模型的精度。进一步使用摆板-液压系统联合仿真模型研究液压式转换装置中不同影响因素对发电功率的影响,发现液压系统中活塞面积存在最优值使得装置在给定海况下的发电量最大化。

某水电站泄洪消能试验研究

针对某水电站大坝坝址河谷狭窄、水头高、洪水峰高量大,致其泄洪消能措施复杂的问题,通过1∶100水工整体模型优化坝身泄流建筑物体型,表孔采用单边扩散加齿坎,中孔采用平底型及上翘型。模拟结果表明,优化方案实现了各孔水流在跌落下降过程中的碰撞扩散消能,有效减小了下泄水流射入水垫塘的动水压力,底板冲击压力由284.5kPa下降到137.3kPa以下,较好地解决了泄洪消能问题,保证了大坝和消能建筑物的安全。

分汊河道分汊口水流分离区特征尺寸初步研究

分汊河道在自然界广泛存在,汊道水流结构复杂多变,分汊口处常常存在水流分离区,分离区内易引起污染物滞留、泥沙沉降等,对污染物输移扩散以及泥沙输移造成很大影响,然而目前有关分汊口分离区的研究非常零星,汊道分离区的尺度特征与变化规律尚不清楚。本文着重研究了不同支汊宽度比及不同入流流量对分汊口水流分离区特征尺寸的影响,针对分汊河道复杂的三维水流结构运动特点,建立了基于非结构网格的三维Reynolds应力精细数学模型,模型计算结果与室内试验实测数据吻合良好,成功地复演了分汊河道中不同断面的流速分布特征与环流结构。进而利用该模型进行数值试验,对不同支汊宽度比和不同来流条件下汊道中分离区的尺寸变化规律进行探讨,提出了计算分离区特征尺寸的经验公式,研究成果进一步加深了对分汊河道水流运动规律的认识,为分汊河道中的水污染防治、河道治理等工作打下一定的基础。