旋流阻塞复合式泄洪洞的水力特性(2)

 通过模型试验对旋流阻塞复合式泄洪洞的压力、旋流角和空腔直径等水力特性进行了研究。设置阻塞后,起旋器与阻塞之间的水平洞段正压力明显增加与均化,沿程压力变化减小;由于离心力与旋流的作用,阻塞出口之后是完全掺混的水气两相流,阻塞后流速降低,空化的可能性减小,旋流洞段的范围极大地缩短;空腔直径减小,通风量需求减小。因此可利用水平旋流内消能泄洪洞的阻塞效应,进一步改善导流洞改建时的结构设计与防护措施。     

旋流阻塞复合式泄洪洞的水力特性（1）

对旋流阻塞复合式泄洪洞的体型设计进行探讨,并通过模型试验对其流态和水力特性进行了研究。阻塞对水流流态有明显的影响,水平旋流阻塞复合式洞的水流流态可划分为不完全旋流以及完全旋流2种基本流态。泄流能力由起旋器与阻塞共同控制,阻塞孔径对泄流量影响较大,但阻塞位置对流量影响不明显。如考虑阻塞的影响,泄流量计算公式的形式可不变。阻塞影响系数ξ与d/D的关系近似为线性关系。阻塞对通气孔的通气状态产生明显影响：不同阻塞设置位置相同时,阻塞孔径越大,通风量越大;相同阻塞设置位置不同时,越靠近下游,通风量越小。     

导流洞改建旋流式泄洪洞研究与应用

我国大多数导流洞为城门洞形断面，若改建旋流洞需要改成圆形断面，致使二期工程量大幅度增加，不经济。结合公伯峡水电站导流洞改建旋流式泄洪洞试验研究，采用收缩墩形成水垫塘的技术，大大缩短旋流洞的长度，同时增加消能力度，使泄洪洞的消能率达85%以上，流速降至15m/s以下，可防止洞内空蚀和下游冲刷，雾化现象，为导流洞改建旋流式泄洪洞的推广应用开辟了新的途径。     

旋流阻塞与旋流扩散复合式内消能泄洪洞的水力设计

 结合雅砻江两河口水电站后期3^#导流洞和大渡河猴子岩1^# 导流洞的改建,在研究旋流阻塞和旋流扩散复合消能泄洪洞的水力特性基础上,对该类型复合式旋流内消能泄洪洞的设计原理与方法进行研究探讨,和开敞式进口、起旋器、阻塞与旋流渐变扩散段的体型进行了设计与计算,为1 000m³/s以上泄流量、150m作用水头量级的导流洞改建为旋流内消能泄洪洞工程水力设计提供参考。     

高水头旋流阻塞复合内消能工水力特性研究

旋流阻塞复合内消能工是适用于高坝泄洪消能的一种新型消能工,为了分析其在超高作用水头下的泄洪消能适用情况,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,对200 m作用水头条件下该消能工的水力特性进行了研究。结果表明：泄流量为1 547 m³/s,略大于设计值,满足泄流要求;洞内形成了稳定的空腔旋流,旋流洞段空腔直径约6~7 m,旋流角约60°,壁面压强约110×9.8 kPa,最大点流速约45 m/s;起旋器与旋流洞段为0.050~0.274 Hz的低频脉动,且水流空化数均大于1.2,运行安全;阻塞扩散段末端最小瞬时负压为-3.81×9.8 kPa,且水流空化数较小,但水流掺气率较高,有利于减免发生空蚀;阻塞扩散段末脉动优势频率为46.99 Hz;总消能率达82.1%,消能率高。研究成果可为该复合消能工在高水头下的泄洪消能应用提供参考。     

旋流式泄洪洞的特点及其运行可靠性分析

旋流式泄洪洞和常规洞一样也存在空蚀敏感区(在起旋洞水流转向的升坎处)。为了防止发生空蚀，在溢流堰的一侧墙设掺气折流坎，产生旋涡气囊进入竖井，向升坎处补气，同时在起旋洞的进口设增压折流坎，缩短螺距，使旋转流经过升坎，在离心力的作用下消除负压。采用掺气和增压这两项技术措施，可大大提高旋流式泄洪洞的运行可靠度。     

公伯峡水电站右岸旋流泄洪洞的选型

右岸旋流泄洪洞选型研究是在水平旋流自由流推荐方案与淹没流推荐方案的基础上进行的。两个方案体形优化的思路、方向以及所推荐的建筑物各部位的体形尺寸有所不同。通过对两个方案的水力特性对比分析、结构体形上的比较以及其他因素等研究，综合比较推荐公伯峡水电站右岸旋流洪洞采用淹没出流形式。     

公伯峡水电站右岸旋流泄洪洞选型研究

根据公伯峡水电站特定的水头和泄量,研究了公伯峡水电站导流洞改建成水平旋流泄洪洞和竖井旋流泄洪洞两种型式,并对选定的水平旋流泄洪洞进行了体型优化研究。     

浅谈公伯峡水电站右岸旋流泄洪洞二期工程施工

公伯峡水电站采用了旋流消能的泄洪形式，在国内在建工程中尚属于首例。旋流泄洪洞体型复杂。体型精度要求严格，施工难度大。经过认真的施工组织设计、精心施工、严格质控．确保了旋流泄洪洞二期工程质量要求。     

水平旋流泄洪洞的基本流态与影响因素

通过模型试验,对上下游水位、通气孔直径、水平洞洞长和起旋器收缩断面面积比对水平旋流泄洪洞的流态的影响进行了研究。结果表明,在竖井为有压流的条件下,水平旋流泄洪洞的流态可分为自由流、吸吮流和淹没流3种基本流态,流态的分类与转变受各种因素的影响;通气时,水平旋流洞内旋流的空腔直径大而均匀,水流旋转的强度增大;不同的洞长,流态从吸吮流向淹没流转变时过渡区的相对上下游水位差相同,但洞长越大,吸吮流的范围越大,转变为自由流流态时所需要的起旋器出口的水流弗劳德数也越大;起旋器出口面积比不同时,流态分区的临界水力条件是不同的。     

水平旋转内消能泄洪洞空腔环流内气体压强的变化规律

空腔环流内的气体压强与许多水动力学特性直接有关,是重要的水动力学的边界条件之一。在吸吮流流态下,当起旋器出口的水流傅汝德数较大时,空腔环流内负压的大小,主要与通气孔直径有关,但沿程的变化可视为常数;水平旋流洞起始断面的相对真空度与相对通气孔直径的关系为指数关系;下游水位对空腔内气体压强有明显的影响,在某一下游水位时空腔内的气体压强有最小值。根据气体压强、离心力压强和壁面压强之间的关系可知,离心力压强是造成壁面压强和壁面切应力沿程变化的主要因素;空腔环流内负压大小不同时,水平洞内水流能动量的转变规律是不同的。     

竖井旋流泄洪洞起旋器的施工技术简述

旋流泄洪洞是针对公伯峡水电站特殊的地质条件提出的新的效能方式,其独特的设计思路在国内属首创。其中起旋器在该泄洪建筑物中有着极其重要的作用,是竖井与导流洞下平段衔接关键部位,起旋器的体型较为复杂,施工难度大。文章介绍该项工程的设计与应用。     

吉音水利枢纽旋流泄洪洞起旋室体型优化试验研究

通过1∶30的水工模型对吉音水利枢纽竖井旋流泄洪洞起旋室的体型进行了优化研究,分析了起旋室局部体型修改对起旋室与旋流洞连接部位压力特性的影响。研究结果表明:在起旋室内导流坎末端采用削坡和采用1∶5收缩过渡体型与旋流洞相接体型,能有效避免过渡断面负压的产生和防止空蚀破坏。本研究成果对相关工程设计具有一定的指导作用。     

竖井旋流泄洪洞在甲岩水电站的应用

竖井旋流消能是一种新型的消能工程设施,也是国内自主创新的科研成果,具有很好的消能效果,能适应较为复杂的地形。甲岩水电站右岸泄洪洞采用竖井旋流消能,在有限的场地内,通过改变进水口的位置,把进口布置在地质条件比较好的基岩上,达到了安全运行的效果,并使导流洞得到合理利用。通过水工模型试验验证,竖井旋流泄洪洞在甲岩水电站的应用是成功的。     

公伯峡水电站旋流泄洪洞研究总结

中国首次建成的公伯峡水电站旋流泄洪洞已通过了原型观测和专家会议验收.就此,对该泄洪洞的试验研究进行了总结,重点说明3个问题:①公伯峡水电站为什么采用旋流泄洪洞;②旋流泄洪洞存在的水力学问题及解决办法;③怎样优化设计旋流泄洪洞,并提出旋流泄洪洞设计方法,可供设计科研参考.     

水库泄洪洞和发电联合运行水力特性分析

在一定水库水位、库容情况下,考虑到复杂水力状况以及复杂的地理、地质条件,在已建泄洪洞的基础上,后期增加开挖一发电支洞,目的在于既能满足泄洪灌溉又能满足电站支洞的正常供水发电,实现后洞与前洞的联合调度。通过水工模型试验的方法,利用原有泄洪洞与后加发电支洞供水调配的关系,研究不同工况条件下,各支洞供水流量,下游流速分布等水力特性问题,为双洞布置的水力特性和输水保证提供了基础数据,并确定了解决方案。     

公伯峡水电站右岸旋流泄洪洞起旋器混凝土施工简述

竖并旋流消能形式在目前国内在建工程中尚属首例。其中起旋器在该泄洪建筑物中有着极其重要的作用，是竖并与导流洞下平段衔接关键部位。起旋器的体型较为复杂，体型精度要求很高，施工难度大。通过精心设计模板，精心施工，确保了精度要求。     

旋流式竖井泄洪洞消力井井深优化研究

旋流式竖井泄洪洞是导流洞改建为泄洪洞的一种有效方式，采用消力井衔接竖井与导流洞，具有体形简单、安全可靠等特点，但其体形对导流洞的水流流态有直接影响，最优化研究的重点之一。来此，在《小湾水电站大型导流洞改建泄洪洞研究》的基础上，针对小湾水电站水头高、流量大的泄洪特点，通过试验研究，对比分析了不同井深方案消力井底板冲击压强的分布特性和井深对消能率的影响，提出消力井的合理井深为竖井直径的0．7－1倍。     

公伯峡水电站旋流泄洪洞壁面压强的模型试验与原型观测

在不同运行方式下,对公伯峡水电站旋流内消能泄洪洞关键部位的压强进行了试验研究,并与原型观测资料进行了对比。试验表明,旋流泄洪洞关键部位的压强与运行方式有密切关系。上部通气孔下方在1/4开度时一直为负压;起旋器升坎部位压强全为正压且压强值较大,竖井底部轴线位置壁面压强最大;水平洞段有渐变段和突变段,另外水垫塘收缩墩处存在两种不同流态,所以压强分布比较复杂,其负压区主要集中在水垫塘渐变段后、收缩墩扩张部分及退水洞突变段。