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导流墩对急弯河道下游口门区水流条件的改善作用

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水运工程 2023年第3期 99-104页

作者：王熔荣赵根生张首元程弘宇南京水利科学研究院江苏南京210029 河海大学江苏南京210029

针对口门区通航水流条件影响船舶航行安全的问题,根据急弯河道下游口门区特征建立概化数值模型,从导流墩数量、布置角度和相对间距3个因素对船闸下游口门区通航水流条件的影响展开研究。依托位于急弯河道的航电枢纽建立二维数学模型,对... 详细信息

针对口门区通航水流条件影响船舶航行安全的问题,根据急弯河道下游口门区特征建立概化数值模型,从导流墩数量、布置角度和相对间距3个因素对船闸下游口门区通航水流条件的影响展开研究。依托位于急弯河道的航电枢纽建立二维数学模型,对导流墩布置规律进行验证。研究结果表明,合理布置导流墩可以较大程度改善口门区水流条件,适当增加导流墩数量且当导流墩间距与长度等长时通航水流改善效果较强。导流墩布置方向与航线平行时,水流条件较优。

关键词：导流墩急弯河道下游口门区通航水流条件

导流墩对狭窄连续弯道枢纽船闸引航道口门区水流条件改善规律研究

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水运工程 2011年第6期 100-105页

作者：李君涛普晓刚张明交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室天津300456

依托湘江土谷塘航电枢纽工程,采用整体水工模型试验,着重介绍利用导流墩改善狭窄连续弯道枢纽船闸下游引航道口门区通航水流条件的研究成果。根据试验观测到的数据和水流现象,分析导流墩不同平面布置形式,包括导流墩数量、导流墩间距以... 详细信息

依托湘江土谷塘航电枢纽工程,采用整体水工模型试验,着重介绍利用导流墩改善狭窄连续弯道枢纽船闸下游引航道口门区通航水流条件的研究成果。根据试验观测到的数据和水流现象,分析导流墩不同平面布置形式,包括导流墩数量、导流墩间距以及导流墩布置角度对口门内斜流角度、横向流速及回流等水力参数的影响,总结导流墩平面布置形式对狭窄连续弯道枢纽船闸下游引航道口门区水流条件的改善规律。

关键词：导流墩狭窄连续弯道口门区水流条件

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导流墩改善口门区水流条件机理研究

中国港湾建设 2011年第2期31卷 1-3页

作者：李君涛张公略冯小香交通部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室天津300456 浙江省交通规划设计研究院浙江杭州310006

船闸引航道口门区是船舶进出船闸的"咽喉",受特殊边界条件的影响,该区域内产生有斜流、横流及回流等不良流态,对船舶安全航行造成很大影响。文中从理论上分析了口门区内不良流态对船舶航行的影响关系及导流墩削弱口门区内斜流和回流、... 详细信息

船闸引航道口门区是船舶进出船闸的"咽喉",受特殊边界条件的影响,该区域内产生有斜流、横流及回流等不良流态,对船舶安全航行造成很大影响。文中从理论上分析了口门区内不良流态对船舶航行的影响关系及导流墩削弱口门区内斜流和回流、改善通航水流条件的机理。结果表明,导流墩或导流墩与其他工程措施的结合应用是改善口门区水流条件的有效工程措施。

关键词：导流墩改善水流条件机理

基于CFD的导流墩几何参数对闸站合建枢纽通航水流条件的影响研究

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灌溉排水学报 2019年第2期38卷 115-122页

作者：徐波张从从李占超高琛毕超扬州大学水利与能源动力工程学院江苏扬州225127 江西省水利规划设计研究院南昌330029 江苏省水利勘测设计研究院有限公司江苏扬州225127

闸站合建枢纽通航时容易在导流墩附近出现复杂水流现象。【目的】改善导流墩墩头前的斜流、偏流以及面层横向速度和轴向速度大的问题。【方法】基于计算流体力学(CFD)对某闸站合建枢纽节制闸通航水流条件进行数值模拟,研究分析了导流墩... 详细信息

闸站合建枢纽通航时容易在导流墩附近出现复杂水流现象。【目的】改善导流墩墩头前的斜流、偏流以及面层横向速度和轴向速度大的问题。【方法】基于计算流体力学(CFD)对某闸站合建枢纽节制闸通航水流条件进行数值模拟,研究分析了导流墩长度、开孔与否、开孔宽度、相邻孔口中心间距及开孔高度等参数对闸站合建枢纽通航水流条件的影响。【结果】综合考虑导流墩前横向流速、轴向流速及斜流面积,采用单因素递进分析表明,随着导流墩长度增加,导流墩前流速和斜流面积先减小后增大;当开孔宽度增加到4.5 m时,墩头前流速进一步减小,大于4.5 m时,墩头前流态恶化;随着开孔中心间距的增加,导流墩前流速呈现先减小后增大的趋势,孔口中心间距为6.25 m时,流态较优;当开孔高度增加到3.8 m时,墩头前流速和斜流面积进一步减小,大于3.8 m时,墩头前流速和斜流面积随之增大。【结论】通航水流条件的优劣受导流墩结构影响显著,导流墩开孔能够减小墩头前水流面层横向和轴向速度及斜流面积,提高通航安全性。导流墩最优开孔方案为:导流墩长度25 m、开孔宽度4.5 m、相邻孔口中心间距6.25 m、开孔高度3.8 m,相应墩头前水流横向和轴向速度及斜流面积分别为0.25 m/s、0.75 m/s、12.56 m^2。

关键词：闸站合建枢纽导流墩几何参数通航水流条件

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设导流墩排沙漏斗清水流场的测试研究

实验力学 1997年第4期12卷 556-563页

作者：唐毅吴持恭周浙江省水利水电勘测设计院四川联合大学高速水力学国家重点实验室新疆农业大学水利与土木工程学院

经过多年的理论与实践研究，螺旋流排沙已被广大的水利工作者所认可．本文首次利用毕托球测速系统测试了由新疆农业大学最新推出的带导流墩排沙漏斗的三维螺旋流流场，对其时均流特性进行了分析和研究．其次，文中还分析了其对输沙过程... 详细信息

经过多年的理论与实践研究，螺旋流排沙已被广大的水利工作者所认可．本文首次利用毕托球测速系统测试了由新疆农业大学最新推出的带导流墩排沙漏斗的三维螺旋流流场，对其时均流特性进行了分析和研究．其次，文中还分析了其对输沙过程所产生的影响。

关键词：导流墩排沙漏斗螺旋流测速系统

导流墩偏斜角度对侧向进水泵站前池整流效果的影响

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水电能源科学 2021年第7期39卷 121-125页

作者：冯倜倜梁金栋孙晨光沈颖王怡波扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225127 江苏省水利工程科技咨询股份有限公司江苏南京210009

为改善某侧向进水泵站前池内存在的漩涡、偏流等不良流态,设置了多组偏斜导流墩方案,采用计算流体力学软件CFX模拟施加整流措施后的侧向进水泵站前池水流,以漩涡面积、斜流偏斜角度及回流规模作为评价依据对各方案进行评价比选。结果表... 详细信息

为改善某侧向进水泵站前池内存在的漩涡、偏流等不良流态,设置了多组偏斜导流墩方案,采用计算流体力学软件CFX模拟施加整流措施后的侧向进水泵站前池水流,以漩涡面积、斜流偏斜角度及回流规模作为评价依据对各方案进行评价比选。结果表明,随着导流墩角度增大,墩前漩涡逐渐减小,墩后漩涡缓慢增大,导流墩的最佳偏斜角度为12°。采用最优偏斜角度导流墩和曲型导流墩相结合的整流方案能够有效减小漩涡面积,大幅提升各进水流道断面流速均匀度和加权平均角,改善水泵的进水条件,为最优方案。

关键词：侧向进水前池导流墩组合整流数值模拟

导流墩对西淝河闸站工程进水池水力特性影响研究

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导流墩对西淝河闸站工程进水池水力特性影响研究

作者：高琛扬州大学

学位级别：硕士

闸站结合工程具有占地面积少和节约移民成本等优点,在平原地区已得到迅速推广。闸站工程可分为非对称布置和对称布置两种形式,非对称布置的闸站结合工程结构复杂,泵站运行时,在前池容易发生严重的回旋、漩涡等不良流态,而当水闸运行时,... 详细信息

闸站结合工程具有占地面积少和节约移民成本等优点,在平原地区已得到迅速推广。闸站工程可分为非对称布置和对称布置两种形式,非对称布置的闸站结合工程结构复杂,泵站运行时,在前池容易发生严重的回旋、漩涡等不良流态,而当水闸运行时,又容易导致斜流和回流的产生。导流墩在闸站结合工程中改善流态优势明显,被广泛使用。因此,研究导流墩对闸站工程进水池水力特性影响是十分必要的。本文以西淝河闸站工程为研究对象,采用UG、GAMBIT、FLUENT等软件和物理模型试验研究导流墩对该闸站工程进水池的水力特性影响。主要研究内容如下:(1)研究适用于分析西淝河闸站工程水力特性的计算流体力学软件和所遵循的控制方程、以及所采用的湍流模型、边界条件、网格划分方式与求解方法。从模型试验范围、相似准则、模型材料与布置、测量仪器和测试方法等方面,对西淝河闸站工程的物理模型试验进行设计。(2)采用FLUENT软件对西淝河闸站工程导流墩的适宜长度进行研究,分析导流墩长度对进水流态、进水流道进口断面轴向流速分布均匀度和漩涡综合影响函数F值的影响,在此基础上,优选出了该闸站工程适宜的导流墩长度为25m(方案2)。(3)在优选的长度下,研究导流墩不同开孔参数对进水流态、进水流道进口断面轴向流速分布均匀度和漩涡综合影响函数F值的影响,据此优选出了导流墩长度为25m时,其开孔宽度、相邻的孔口中心间距和开孔高度的适宜值为4.5m×6.25m×5m。在上述基础上,若5#和6#流道中间加设一长度、厚度和高度为1m×1.2m×8.8m的短隔墩(方案19),进水池的整流效果会更好。(4)采用物理模型试验对该闸站工程抽排工况和自排工况下各典型方案对应的进水池流态进行分析,并选取方案2和方案19对比分析数值模拟和模型试验结果的流态及流速分布,从而验证了数值模拟的准确性和优选方案的合理性。本文开展的导流墩对西淝河闸站工程进水池水力特性影响的研究,数值模拟结果有效的指导了模型试验的开展,节约了模型试验的投资,提高了研究效率;同时,模型试验验证了数值模拟的准确性。本文的研究方法和成果能够为西淝河闸站工程的设计和运行管理提供改进措施和建议,对保证该工程安全、高效和稳定运行有着重要意义。同时也能够为同类闸站工程的设计、运行管理和研究提供一定的参考。

关键词：西淝河闸站工程进水池水力特性导流墩数值模拟模型试验

导流墩改善船闸引航道口门区水流条件的试验研究

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导流墩改善船闸引航道口门区水流条件的试验研究

作者：朱红长沙理工大学

学位级别：硕士

在天然河道兴建水利枢纽,为了通航的需要,常设置船闸等通航建筑物,在通航建筑物的进出口(即船闸上下游引航道)与河流(或运河)相连接的口门区,水流一般由斜向水流和回流两部分组成,是过闸船舶(队)进出引航道的咽喉,它处在河流动水与引航... 详细信息

在天然河道兴建水利枢纽,为了通航的需要,常设置船闸等通航建筑物,在通航建筑物的进出口(即船闸上下游引航道)与河流(或运河)相连接的口门区,水流一般由斜向水流和回流两部分组成,是过闸船舶(队)进出引航道的咽喉,它处在河流动水与引航道静水的交界处,由于这种布置的特殊性,口门区受枢纽中泄水建筑物和导航分水建筑物等边界条件的影响,对上游口门是河道断面变窄,对下游口门是河道断面放宽,因此河道水流处在收缩(对上游)和扩大(对下游)的情况下,使水流弯曲变形,产生流速梯度,形成斜向水流。由于斜向水流的作用,产生回流和分离型小漩涡,横流和回流使航行船舶(队)产生横漂和扭转,严重时会出现失控,以致发生事故,影响通航。为保证船舶(队)的航行安全和畅通,必须把水流条件控制在船舶(队)正常操作的有效范围内。因此研究船闸引航道口门区的水流条件及其改善措施具有重要的现实意义。本文首先综述了国内外学者和工程专家对船闸引航道口门区水流条件及其改善措施的研究,论述了导流墩具有的优势,对导流墩改善船闸引航道口门区水流条件的机理进行了探讨;然后通过数学模型和水槽试验两种手段研究导流墩个数、相对间距、长度等对船闸引航道口门区水流条件的影响,得出了初步规律性的认识,研究结果可为实际工程确定导流墩的布置提供参考依据;最后,本文对比了船闸引航道口门区水流与丁坝回流和单侧突扩水流的异同,从水流运动基本方程入手,推出计算船闸引航道口门区回流长度的理论公式模式,并通过试验数据确定了公式参数。

关键词：船闸引航道口门区水流条件导流墩斜流回流

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导流墩对侧向进水前池流态改善规律研究

导流墩对侧向进水前池流态改善规律研究

作者：赵苗苗扬州大学

学位级别：硕士

前池是一种重要的进水建筑物,其水力特性直接影响水泵的性能。泵站的布置往往受水流条件、实际地形等客观因素的制约,不得不采用侧向进水的布置形式,而侧向进水时水流方向和前池水流方向有一定的夹角,可能会产生严重的汽蚀和振动,影响... 详细信息

前池是一种重要的进水建筑物,其水力特性直接影响水泵的性能。泵站的布置往往受水流条件、实际地形等客观因素的制约,不得不采用侧向进水的布置形式,而侧向进水时水流方向和前池水流方向有一定的夹角,可能会产生严重的汽蚀和振动,影响泵的正常运行。因此,采取整流措施以改善泵站的进水流态,对泵站的设计、改造以及对工程运行的经济性、安全性都有着重要的现实意义。本文采用正交试验法对导流墩的不同参数组合进行数值模拟分析,得到的规律可为同类工程的设计、改善侧向进水前池流态提供参考。首先,建立泵站侧向进水前池的模型,侧向弯角定为45°及60°,对这两个方案分别进行数值计算,分析数值模拟结果,发现引渠流态较好,但进入前池后,边墙附近1#进水流道前进主流发生了严重偏斜。大部分水流能够较平顺地流入进水流道,而小部分水流触及边墙后形成回流,导致在前池左侧边墙附近存在大范围的回流区,且回流区流态紊乱从而影响1#进水流道的进水条件。其次,在1#与2#进水流道间加设导流墩整流,利用正交试验法对导流墩各几何参数进行优化设计,因素包括导流墩的长度、宽度、弧度以及相对高度,采用L16(45)正交表,并对试验指标进行极差和方差分析,确定关键因素、重要因素和最优或较优的试验方案。然后,通过正交试验分析,以及针对性的第二轮正交试验,总结出了导流墩的各几何参数对改善前池水流流态的改善规律,当前池的侧向弯角在45°与60°之间时,改善侧向进水前池流态的导流墩较优的参数组合范围是:导流墩长度取前池进口中心到出口中心长度的(0.4～0.6)倍;导流墩弧度取0°～15°;导流墩宽度视进水流道间距而定,本文取进水流道间距1.0m最优;导流墩相对高度取1.0最优,即导流墩高度与水面齐平时前池内的流态最好。最后,进一步验证正交试验计算分析的正确性以及对导流墩整流的机理分析,选取侧向45°及侧向60°弯角时第一、第二轮正交设计的典型方案数值模拟的结果进行对比分析,得出了正交试验设计分析方法与数值模拟技术相结合的导流墩几何参数优化设计方法,其在提高侧向进水前池水力性能方面是合理且可行的,研究结果对于今后在泵站工程设计中进行多参数优化方面,具有工程应用价值。

关键词：侧向进水前池流态导流墩正交试验数值模拟