消力池内悬栅辅助消能工优化试验

针对新疆迪那河五一水库溢洪洞消力池原设计方案不能满足正常宣泄洪水的问题,对消力池内梯形墩和T形墩的位置、数量和尾坎高度等进行调整,设计了17种消力池修改方案,并采用悬栅与梯形墩联合运用的综合式消力池,通过对悬栅优化方案的比选和悬栅高度的合理性验证,最终确定了溢洪洞消力池悬栅消能工的最佳方案进行优化。试验结果表明:悬栅消能工的设置解决了原设计方案水流溢出池外、不能形成淹没水跃的问题;消力池池长由原设计方案的83 m缩短至70 m,避免了工程投资的增加。     

悬栅消能工水力特性研究

对新型悬栅消能工流场的测试，揭示了悬栅流场的水流流态、流速分布、水面线形态和压力分布等水力特性。测试分析表明，随着过水流量、悬栅栅条悬置高度、悬栅栅条间距及悬栅栅条断面形状的改变，其水力特性也随之发生变化，并直接影响着悬栅的消能效果。运行实践证明，悬栅消能工消能效果好，造价低。     

消力池及辅助消能工设计的探讨

本文综合前人实验资料，分析了自由水跃和强迫水跃的主要特征，并给出有关的经验公式，阐述了消力池辅助消能工的作用及设计方法。     

消力池内双层悬栅对消能效果影响试验研究

针对在消力池内布置双层悬栅对消能效果影响鲜有研究,通过在消力池内未布置悬栅、布置单层悬栅和布置双层悬栅进行模型试验,对比分析布置悬栅前后消力池内流态、最大水深以及消能率。结果表明:在设计流量Q为15 L/s时,布置双层悬栅后,消力池内流态更加稳定,最大水深下降更加明显,但改变悬栅布置型式和栅条数,消能率变化不大。     

悬栅布置形式对消力池消能效果的影响试验

悬栅消能工是将栅条悬空布置于泄水陡坡或消力池内的一种新型消能方式,为进一步研究新型悬栅消能工及其消能效果,通过物理模型对影响消力池消能效果的矩形悬栅布置形式进行试验。结果表明:消力池内布置悬栅对稳定水流和降低水深作用明显;由栅高hs、栅距bs、悬栅数量ns对池内最大水深hm影响得出栅高hs的适宜值为10 cm,栅距bs的适宜值为4~5 cm,悬栅数量ns的适宜值为16~20根;在Q=15 L/s下,悬栅hs=10 cm、bs=4 cm、ns=20根的布置形式可将消力池最大水深降低4.97 cm,降幅高达15.84%。     

导流洞出口消能工的合理体型

通过几个工程导流洞出口消能工的试验研究成果，说明不同导流洞的合理消能工体型，可供设计者参考使用。     

导流洞出口消能工的合理体型

通过几个工程导流洞出口消能工的试验研究成果，说明不同导流洞的合理消能工体型，可供设计者参考使用。     

悬栅水流流场测试及消能分析

陡坡弯道急流产生的折冲水流会对水利工程的安全运行产生严重后果，采用悬栅、悬板栅“消、导”结合较好地解决了陡坡弯道急流冲击波的控制问题，用多普勒激光测速系统对不同悬栅形式的附近流场进行了测试，分析了悬栅的消能效果，通过比较矩形栅条和工字钢栅条的优劣，得出了栅条在陡槽上的最小间距和水面高度，     

悬栅消能工均匀正交设计及投影寻踪回归试验研究

为探讨消力池内悬栅消能工试验设计和研究方法,在设计流量Q=8.0 L/s条件下,对悬栅消能工最大水深的3个影响因子栅高hs、栅距bs、数量ns运用均匀正交试验设计,并用投影寻踪回归方法对试验数据结果进行PPR建模分析及计算机仿真优化,得到池内最大水深影响因子的排序是悬栅数量ns、栅距bs和栅高hs;当池内最大水深达优值18.233 cm时,影响因子的优化组合为栅高hs=9 cm、栅距bs=5 cm和ns=16。     

中小型涵闸下游消能工计算问题探讨

该文对中小型涵闸下游消能工计算中几个主要问题进行了初步分析和探讨。     

宽尾墩-跌坎型底流联合消能工水力特性试验研究

通过水工模型试验着重分析比较了宽尾墩-跌坎联合消能工与跌坎以及常规消能工消力池内的水流流态、临底流速以及脉动压力等,并根据试验结果拟合分析了该联合消能工的强迫水跃长度公式。试验结果表明,该种新型的消能方式改善了跌坎消力池内的水流流态,降低了消力池内的临底流速和脉动压力,缩短了消力池的长度,减轻了下游河道的冲刷,并且能很好地利用宽尾墩良好的消能率,克服宽尾墩挑射水流对消力池底板的冲击问题,为类似工程提供了参考,同时也丰富了泄洪消能工的型式。     

底流消能的跌坎型消力池再附长度的试验研究

再附长度是衡量坎后底滚回流区水流特征的一个重要参数,再附长度随水流入射角度、跌坎深度的变化而变化。根据平面紊动射流理论,建立淹没紊动射流的扩散方程,推导出再附长度计算的半经验公式,并结合水力学试验,对公式进行验证。结果表明,通过试验观测所得观测值与通过半经验公式计算所得理论值吻合较好。     

消力池水跃消能试验分析

通过对水库溢洪道进行水工模型试验,从原方案到修改方案进行了消力池体型尺寸修改和加设消能工的多次试验,提出方案五为最优方案,并从跃前弗汝得数与消能系数的关系上论证了最优方案的合理性。     

水垫塘三维紊流数值模拟及消能分析

开发了能模拟复杂紊流的三维数学模型，编制了大型计算程序，针对拉西瓦水垫塘进行了数值模拟，揭示了水垫塘内速度，压力，紊动能及其耗散率的三维分布规律，获得了详细的水垫塘流态特性。研究了水流紊动扩主消能特性，反映出紊动和消能大量地发生在射流轴线附近，计算所得的底板最大冲击动压与实验值进行了比较，二者符合良好。     

多股窄长射流入下游水垫塘的水力特性试验

宽尾墩、窄缝挑坎收缩式消能工应用于高拱坝表孔、深孔后,可获得多股窄长射流交错入射水垫塘,实现高拱坝坝身下泄多股水流无碰撞消能。但各股窄长水流间的间距如何影响其消能效果有待进一步研究。采用模型试验的方法在1∶400水工模型上,研究了射流水股间横向间距对水垫塘水力特性的影响。研究结果表明:随着窄长射流横向间距的减小,射流相互干扰掺混,冲击动压的压力峰形态由多峰合并为单峰,冲击动压值增大;冲击动压值随上游水深的增加而增大,随下游水深的增加而减小。     

小湾水垫塘水力特性及设计优化研究

小湾拱坝坝身泄洪消能的技术难度已达世界当前最高水平，其水垫塘的优化设计亦是工程中的一大难题。本文通过承担完成国家“八五”科技攻关项目课题研究任务，在对小湾坝身泄洪消能布置方案进行水力模型试验的基础上，应用二维和三维紊流数学模型对多层和多股淹没射流水垫塘流动特性进行了数值模拟，对水垫塘三元流速场和壁面脉动压强的水力特性进行了实测研究；通过对多层射流入流方式的优化计算和实验验证，提出了“１＋１＜１”效应的新观点和最佳入流方式。用人工掺气方法，研究了掺气射流特性，得出了水流掺气可导致时均压强减小，脉动压强增大的结论。文中还讨论了小湾水垫塘采用全面混凝土衬砌的必要性，并对水垫塘底板高程、长度及体型提出了新建议。     

底或面跌流式水垫塘消能机理探讨

 应用流体力学动量积分方程，详细地分析了底、面跌流式水垫塘流动特征和消能机理，并导出有关水力计算公式。然后，通过一个工程算例，说明整个水力计算过程。计算结果表明，公式是合理的，可为进一步的实验研究和水垫塘泄洪消能布置提供科学依据。     

导流泄洪洞泄洪消能问题研究

导流泄洪洞是水电站建设中的重要建筑物,通常单宽流量较大,佛氏数较低。通过模型试验研究了一个具体工程的导流洞消能问题,该导流洞后期还要改为泄洪洞,属典型的"龙抬头"式泄洪洞。要求出口消能工既要满足导流期的消能问题,又要满足正常运行期的泄洪消能要求。通过多种方案的试验研究,最终提出了一种结构简单、施工方便的综合式消能工。从而圆满地解决了该导、泄"二合一"隧洞出口消能工体型选择及泄洪消能问题。     

某拦河闸底流消能工消能防冲试验研究

通过物理模型试验,对某拦河闸底流消能工进行消能防冲试验,测试和分析不同开度下的水闸运行流态、流速分布及上下游水流衔接状况,研究成果可供工程设计参考。     

库什塔依水电站导流兼泄洪洞底流消能设计的数值模拟

库什塔依水电站导流兼泄洪洞出口消能根据地形条件采用底流消能工消能。通过采用RNG k~ε模型模拟湍流,利用VOF法追踪自由水面,对通过物理模型试验最终确定的消力池及其辅助消能工体形进行三维流场数值模拟计算,并将物理模型试验结果与数值模拟计算结果进行对比,分析表明两者吻合较好,其结果可以为底流消能体形优化设计提供依据。