大型泵站水泵吸水池中流动稳定性研究

对于大型泵站水泵吸水池稳定性的研究,开展了两项工作.首先是防涡装置为了防止或减少漩涡在水泵吸水池内部的发生,在吸入口的下方,安装了一个"T"型的漩涡阻止器,并应用PIV测量了安装漩涡阻止器前、后吸水池内部的流场分布.通过对其流动特性进行深入分析发现,该阻止器能够有效地减小漩涡的发生.其次,应用试验手段对进水口前空气吸入涡的流态及其控制进行了研究;同时以计算方法为辅,对进水口前的流态进行了数值模拟,其中包括对进水口前自由表面的流态的相应的研究,即在计算中,使用VOF两相流动模型,对进水口前的流态进行了三维定常和非定常数值模拟,得到了进水口自由表面及内部流动的规律和空气吸入涡的完整吸入过程.     

折板消能竖井中的折板功能分析

折板是折板消能竖井的关键结构。本文以模型试验为依托,测试了折板消能竖井的水力特性,分析了不同典型位置折板的功能及布置准则,结果显示:首层折板的主要功能为承接和调节水流,使其平顺地跌向次层折板,首层折板与竖井入流口的间距是影响首层折板功能发挥的主要因素,该值过大易引起水流不能跌至首层折板或水流直接冲击中隔板等不利现象;中间层折板的主要功能为消能,折板间距是影响其功能发挥的主要因素,折板间距过大会影响消能效率,过小会影响过流能力;水下折板的主要功能为消能和除气,根据试验资料,当水下折板至少设置2~3层时,即可良好地满足其功能需求。     

折板消能竖井水力转捩特征研究

本文以模型试验为依托,对折板消能竖井的流动型态、消能特征等的转捩特征及影响因素进行了分析,并对水力转捩点附近的弗氏数进行了计算,结果显示:随着折板间距及过流流量的增大,易引起流动型态从往复跌流向S型贴壁流的转变,伴随流动型态的转变,消能特征亦表现出转捩特征;当无量纲流量Q~*为0.020~0.060、无量纲折板间距h~*为0.40~0.85时,水力转捩点附近的弗氏数约为2.60。在上述分析的基础上,推导了Q~*为0.020~0.060、h~*为0.40~0.85时折板间距取值需满足的参数关系式,经检验,该关系式可良好地反映竖井中的水力特性且与试验及应用实例符合良好,因此可为折板间距的确定提供技术参考。     

射流出口末端折流板压力特性试验研究

高坝工程坝身孔口射流多呈横向扩散下泄,但狭窄河谷中的高坝工程因泄流宽度不足而受到限制。在坝身孔口出流末端设置横向收缩折流板,可获得竖向及纵向扩散良好的窄长水舌流态,从而充分利用河道纵向空间泄洪消能。但折流板两侧因射流冲击而压力剧增,这对折流板的结构设计不利。通过模型试验的方法,对收缩射流折流板不同体型参数(收缩比β、相对收缩段长度δ以及出口倾角γ)和深孔进口水头变化对其所受冲击压力的影响进行了研究。结果表明:射流冲击使得折流板上所受压力剧增,且压力最大值出现在始折点(突扩侧墙与折流板相接处,即折流板的始端)上,折流板面上无负压出现;折流板最大冲击压力随收缩比的增大而减小,随相对收缩段长度的增加而减小,随出口倾角的增大而增大,随深孔进口的水头增加而增大。     

涵洞式鱼道设计现状与展望

在工程设计和施工时,为减少截流对鱼类生态环境影响,需要考虑特有鱼类洄游通道的要求而设置专门的鱼道。通过对国内外涵洞式鱼道相关资料的收集整理和分析,针对国内外的发展现状,较详细地介绍了涵洞式鱼道的发展过程、鱼道隔板类型和水力特性及其优缺点,分析了涵洞式鱼道的设计方法和要点,包括收集信息、选址、隔板类型和水力计算等,并对国内外鱼道的建设和发展进行了展望。特别是国外在涵洞式鱼道领域的研究方法和成功经验,可为我国在该领域的后续工作提供良好的借鉴。     

竖缝式鱼道水流结构的数值模拟

对竖缝式鱼道的水流结构进行了数值模拟计算,系统研究了鱼道水池长宽比和隔板墩头布置体型对水池内水流流态的影响。研究表明,鱼道水池长宽比是影响竖缝式鱼道水流结构的主要控制因素,长宽比在8∶8～10.5∶8的范围内,可以获得较好的流态。研究还表明,隔板是否设置墩头对水流结构的影响有限,从避免漂浮物滞留与防止泥沙淤积角度看,在实际的鱼道工程中可考虑不设隔板墩头。     

基于OpenFOAM的挡板透空式防波堤水动力特性数值分析

基于有限体积法理论,应用开源计算流体力学软件OpenFOAM求解黏性不可压缩流体的连续性方程和动量方程,建立了二维数值波浪水槽,并通过规则波作用下挡板式透空结构的物理模型试验数据(波面、压力和流速)对数值波浪水槽进行了验证;计算并比较分析了不同入射波浪条件下挡板相对入水深度对透射系数和挡板底部流速的影响.结果表明,当挡...