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阿尔塔什水利枢纽工程底流消力池临底流速及体型优化试验研究

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水利水电技术 2018年第S1期49卷 109-115页

作者：李会平裴彦青缑文娟齐春风桑林瀚天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350 新疆新华叶尔羌河流域水利水电开发有限公司新疆喀什844000

通过阿尔塔什工程1#深孔的单体水工模型试验,研究了消力梁、消力墩、尾坎底高程、尾坎位置、消力池底板高程、跌坎等对消力池中线临底流速沿程分布及最大临底流速的影响。结果表明:消力梁和消力墩均能降低消力池最大临底流速,消力墩对... 详细信息

通过阿尔塔什工程1#深孔的单体水工模型试验,研究了消力梁、消力墩、尾坎底高程、尾坎位置、消力池底板高程、跌坎等对消力池中线临底流速沿程分布及最大临底流速的影响。结果表明:消力梁和消力墩均能降低消力池最大临底流速,消力墩对临底流速的影响大于消力梁;降低尾坎高程或尾坎前移都会导致消力池最大临底流速增大;加设跌坎或降低底板高程均能减小消力池最大临底流速,降底底板高程、加设跌坎的消力池体型的最大临底流速相比于原设计体型降幅相当。综合考虑消力池临底流速及其他指标,在原来设计体型的基础上,消力池底板高程降2 m方案合理。

关键词：底流消能临底流速模型试验体型优化

跌坎型底流消能工控制临底流速的跌坎最小深度

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水利水运工程学报 2008年第1期 78-81页

作者：王海军杨红宣王立辉昆明理工大学电力工程学院云南昆明650051

跌坎型底流消能工的跌坎深度直接影响消力池内的水力学指标.本文基于紊动射流理论,以消力池中允许的最大临底流速为控制目标,分析了跌坎的最小深度,建立了跌坎最小深度的确定方法,并通过水力学试验对该方法进行了验证.

关键词：跌坎深度临底流速底流消能工紊动射流理论水力学试验

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溢洪道泄流临底流速仿真模拟研究

水资源与水工程学报 2018年第5期29卷 128-132页

作者：王海军张凡李会平天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

临底流速是影响泄流结构安全的一项重要因素。采用Fluent软件中RNG k-ε和VOF模型对某溢洪道泄流临底流速进行了数值仿真模拟研究。数值模拟结果的水流流态和水深等与溢洪道泄流原型观测数据基本一致,验证了所采取数值仿真模拟方法的合... 详细信息

临底流速是影响泄流结构安全的一项重要因素。采用Fluent软件中RNG k-ε和VOF模型对某溢洪道泄流临底流速进行了数值仿真模拟研究。数值模拟结果的水流流态和水深等与溢洪道泄流原型观测数据基本一致,验证了所采取数值仿真模拟方法的合理性。在此基础上,系统分析了该溢洪道临底流速的分布规律。结果表明:工程实际冲刷破坏处与仿真结果中最大临底流速及近底侧临底流速最大梯度出现位置是吻合的,可见临底流速及其变化梯度是引起溢洪道冲刷破坏的主要原因之一。

关键词：溢洪道临底流速数值仿真流速梯度冲刷破坏原型观测

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基于大涡模拟的嵌槽式消力池内水力特性研究

人民长江 2022年第9期53卷 181-186页

作者：杨浩宇尹进步阳洲卢洋亮魏柯榜杜振康西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

传统平底式消力池可能造成临底流速和脉动压强偏大等问题,而嵌槽式消力池可有效降低临底水力学指标。为深入研究嵌槽式消力池内水力特性,基于FLOW-3D软件,采用大涡模拟湍流的方法对平底式消力池和嵌槽式消力池进行三维数值模拟,对比了... 详细信息

传统平底式消力池可能造成临底流速和脉动压强偏大等问题,而嵌槽式消力池可有效降低临底水力学指标。为深入研究嵌槽式消力池内水力特性,基于FLOW-3D软件,采用大涡模拟湍流的方法对平底式消力池和嵌槽式消力池进行三维数值模拟,对比了池内流态、时均压强、脉动压强及频域能量特性。研究结果表明:数值模拟与模型试验结果吻合良好,相比于平底式消力池,嵌槽式消力池可以有效改善消力池流态,降低临底流速,显著降低底板处的脉动压强均方根,从而降低消力池底板破坏的可能性。

关键词：嵌槽式消力池平底式消力池水力特性大涡模拟临底流速脉动压强

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突扩式跌坎消力池体型优化数值模拟研究

突扩式跌坎消力池体型优化数值模拟研究

作者：孙明旭山东农业大学

学位级别：硕士

随着社会环保意识的提高,一种能够适用于高水头、大单宽且对环境友好的消能工——突扩式跌坎消力池应运而生。突扩与跌坎同时存在可以有效提高消力池的消能率并降低临底水力学指标,同时也会使消力池内的流场更为复杂,消力池底板流速分... 详细信息

随着社会环保意识的提高,一种能够适用于高水头、大单宽且对环境友好的消能工——突扩式跌坎消力池应运而生。突扩与跌坎同时存在可以有效提高消力池的消能率并降低临底水力学指标,同时也会使消力池内的流场更为复杂,消力池底板流速分布及压强分布特性发生变化,影响消力池乃至整个水利工程的安全稳定。本文采用模型试验、数值模拟及理论分析的方法研究了突扩式跌坎消力池不同体型参数下的水流流态、临底流速、时均动水压强及消能特性,在此基础上得出了较优的消力池体型参数,为工程中突扩式跌坎消力池的优化设计提供参考。主要研究成果如下:(1)初步拟定突扩比。运用动量定理及能量方程,推导出了突扩式跌坎消力池突扩比的计算公式,可供具体工程根据入池角度、跌坎高度、入池断面弗劳德数及上下游水位来初步计算突扩比。(2)基于数值模拟,得到不同突扩比、跌坎高度、入池角度体型参数条件下突扩式跌坎消力池内水流流态特性。以淹没底流为控制流态,确定了较优的体型参数范围,即突扩比在1.0～1.6之间,相对跌坎高度d/(35)H在0.065～0.13之间,入池角度不低于14°。(3)基于数值模拟,研究了消力池体型参数对消力池底板及边墙最大临底流速、临边墙流速、时均压强的影响。在保证流态稳定的前提下,以临底流速为控制条件,得到了较优的消力池体型参数,即突扩比为1.4,相对跌坎高度d/(35)H=0.13,入池角度在14°～16°之间;以时均压强为控制条件,得到了较优的消力池体型参数,即突扩比为1.6,相对跌坎高度d/(35)H为0.13,入池角度在14°～16°之间。(4)计算了不同体型参数下消力池的消能率,结果表明,突扩式跌坎消力池消能率基本在70%以上,消能效果较好,其中入池角度对消能率影响最为显著,其他体型参数则对其影响较小。综上,在保证淹没底流流态的基础上,综合考虑消力池底板水力学指标及消能率,最终得出了突扩式跌坎消力池较优的体型参数范围,即突扩比在1.4～1.6之间,相对跌坎高度d/(35)H=0.13,入池角度在14°～16°之间。

关键词：突扩式跌坎消力池数值模拟临底流速时均压强体型优化

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尼雷尔水电站表孔消力池嵌槽体型研究

尼雷尔水电站表孔消力池嵌槽体型研究

作者：杨浩宇西北农林科技大学

学位级别：硕士

嵌槽式消力池是基于传统平底式消力池的一种新型消能工,区别与传统平底消力池在于使用最低点低于消力池底板高程的一段或者多段圆弧连接坝趾末端和消力池池首,利用圆弧改变消力池临底水流的流向,使临底水流脱离消力池底板,可有效降低临... 详细信息

嵌槽式消力池是基于传统平底式消力池的一种新型消能工,区别与传统平底消力池在于使用最低点低于消力池底板高程的一段或者多段圆弧连接坝趾末端和消力池池首,利用圆弧改变消力池临底水流的流向,使临底水流脱离消力池底板,可有效降低临底流速并且克服传统反弧平底消力池的不足。在已建工程中的应用情况良好,但相关研究资料偏少。本文基于尼雷尔水电站模型试验,结合大涡模拟湍流模型的数值模拟计算结果,对本工程嵌槽式消力池水力特性展开深入研究。主要结论如下:(1)结合模型试验资料,利用FLOW-3D软件进行数值模拟,发现数值模拟结果与模型试验的各项水力学指标吻合较好,故采用基于大涡模拟湍流模型的数值模拟方法对此嵌槽式消力池进行研究是合理可信的。(2)在嵌槽的作用下,临底高速水流具有了一个向上速度分量,与消力池池首的剧烈紊动水体发生碰撞,促进流速的衰减,而非沿着消力池底板向下游高速流动,故有效减小了高速水流的覆盖范围,并降低了底板上的最大临底流速,进而减小了消力池底板发生磨蚀破坏的可能性。这一作用在流能比较大时表现得尤为明显。(3)在流能比较小时,嵌槽式消力池的时均压强明显小于平底式消力池,当流能比较大时,嵌槽结构降低了消力池的临底流速,动能转换成压能,因此嵌槽式消力池中的时均压强较大。嵌槽式消力池中嵌槽的脉动压强整体小于平底式消力池,而大流能比时反弧段的脉动压强略大于平底式消力池,但不会造成消力池底板的破坏。(4)嵌槽结构的出现并未明显改变消力池脉动压强的概率密度函数和功率谱密度曲线的分布规律,在平底式消力池中结合概率密度函数估计最大脉动振幅值的方法依然适用,嵌槽式消力池中也不易发生因为脉动压强而产生的共振破坏;在分析脉动压强相关特性的基础上,发现嵌槽式消力池对于板块尺寸的要求略低于平底式消力池。(5)在上述研究基础上,利用数值模拟研究方法,深入分析了在不同嵌槽挑角、不同嵌槽深度时的消力池水力特性。嵌槽挑角较大时,消力池中水体紊动更为剧烈,出池流速也明显更小,但嵌槽挑角过大时,消力池中前部的脉动压强均方根也会过大;随着嵌槽深度的增大,消力池的脉动压强均方根逐渐减小,但嵌槽深度过大时,会影响到消力池内的三元水跃。本文研究结果可为本工程提供实际指导,并为类似工程体型优化提供重要参考。

关键词：尼雷尔水电站大涡模拟嵌槽式消力池临底流速脉动压强均方根

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跌扩型底流消能工特征流速影响因素试验研究

人民黄河 2014年第1期36卷 124-126页

作者：周书建王海军万芳芳付翔江西科技学院土木工程学院江西南昌330098 昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500

通过水力学模型试验,着重分析了跌坎深度、突扩比和弗劳德数对跌扩型底流消能工的最大临底流速和最大临边墙流速的影响。结果表明:在跌扩型底流消能工中,选择合适的跌坎深度、突扩比和入池水流弗劳德数能有效降低消力池内最大临底流速... 详细信息

通过水力学模型试验,着重分析了跌坎深度、突扩比和弗劳德数对跌扩型底流消能工的最大临底流速和最大临边墙流速的影响。结果表明:在跌扩型底流消能工中,选择合适的跌坎深度、突扩比和入池水流弗劳德数能有效降低消力池内最大临底流速和最大临边墙流速,在一定的最优组合下,可满足消力池底板和边墙处最大流速较小的要求,避免底板和边墙的冲磨破坏和空蚀破坏。

关键词：跌扩型底流消能工跌坎深度突扩比弗劳德数临底流速

多股多层水平淹没射流消能工水力特性试验研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2008年第6期23卷 694-701页

作者：黄秋君冯树荣李延农吴建华河海大学水利水电工程学院南京210098 中南勘测设计研究院长沙410014

多股多层水平淹没射流消能工具有雾化较低、消能效率较高、流态稳定、对下游水位变幅有较强的适应性等特点,对水头高、流量大且泄洪前沿宽度有限,单宽流量较大的水电工程,可以有效地解决其泄洪消能难题。该文通过理论分析与物理模型试验... 详细信息

多股多层水平淹没射流消能工具有雾化较低、消能效率较高、流态稳定、对下游水位变幅有较强的适应性等特点,对水头高、流量大且泄洪前沿宽度有限,单宽流量较大的水电工程,可以有效地解决其泄洪消能难题。该文通过理论分析与物理模型试验,对多股多层水平淹没射流消能工的水力特性进行了分析与研究。结果表明:中孔高程、表孔高程和表中孔高程差等参数的选择对消力池的临底流速、浪高和尾坎处的波动都是重要的。

关键词：多股多层水平淹没射流消能量纲分析临底流速浪高波动

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阿尔塔什导流洞消力池水力特性研究

水利规划与设计 2022年第12期 1-4,86页

作者：李彦坡李会平缑文娟孟涛新华水力发电有限公司北京100070 天津大学建筑工程学院天津300350 新疆新华叶尔羌河流域水利水电开发有限公司新疆喀什844000

为了研究阿尔塔什导流洞消力池的水力特性,构建了1:50水工模型,通过模型试验分析了水流流态、临底流速、时均压强、脉动压强特性,研究了消力池尾坎体型对水力特性的影响。结果表明:尾坎处设置反坡对临底流速、时均压强、脉动压强的影响... 详细信息

为了研究阿尔塔什导流洞消力池的水力特性,构建了1:50水工模型,通过模型试验分析了水流流态、临底流速、时均压强、脉动压强特性,研究了消力池尾坎体型对水力特性的影响。结果表明:尾坎处设置反坡对临底流速、时均压强、脉动压强的影响很小;相比于消力池尾坎处的反坡,尾坎高度对水动力特性的影响更明显。综合考虑消力池内流态及出池流速,以“30。反坡尾坎加高1.5m”体型较优,该尾坎形式的消力池前陡坡段及出池流速均较小。

关键词：临底流速时均压强脉动压强模型试验