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冰下水流流态的原型观测试验研究

水文 2022年第4期42卷 7-11页

作者：罗红春冀鸿兰牟献友郜国明张宝森内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450000

冰盖作为冰期河流的上部约束,极大地改变了冰下水流结构。为了解冰下水流流态特征,在黄河什四份子河段开展了冰情测验,利用象限分析法对实测冰盖水流数据进行了流态分析。结果表明,各流态在各断面的出现频率基本一致;上层水体中,内向与... 详细信息

冰盖作为冰期河流的上部约束,极大地改变了冰下水流结构。为了解冰下水流流态特征,在黄河什四份子河段开展了冰情测验,利用象限分析法对实测冰盖水流数据进行了流态分析。结果表明,各流态在各断面的出现频率基本一致;上层水体中,内向与外向交互流态对雷诺应力的贡献率之和小于喷射与下扫流态,下层水体则相反,说明上层水体主要以内向与外向交互流态为主,下层水体则主要以喷射与下扫流态为主。由于冰盖的存在,改变了水流的紊动结构,中上层水体出现逆流速梯度,改变了中上层水体的水流流态,下层水体则未受影响,冰盖对水流流速分布的影响是流态变化的根本原因。研究为冰下水流流态的认识提供了基础支撑。

关键词：冰盖水流流态象限分析法原型试验黄河

基于Fluent的刚性非淹没植被排列方式对地表水流影响分析

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水电能源科学 2023年第5期41卷 34-37页

作者：王雯军张升堂张景洲王传涛马丽君张丽丽山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590

为研究刚性非淹没植被排列方式对地表水流的影响,结合实际建立水力学模型,以植被间距均匀排列为对照组,植被条带式排列且条带间距以1.333、1.667、2.000、2.333、2.667倍数增大、条带内距离以0.833、0.667、0.500、0.333、0.167倍数减... 详细信息

为研究刚性非淹没植被排列方式对地表水流的影响,结合实际建立水力学模型,以植被间距均匀排列为对照组,植被条带式排列且条带间距以1.333、1.667、2.000、2.333、2.667倍数增大、条带内距离以0.833、0.667、0.500、0.333、0.167倍数减小为试验组,基于Fluent数值模拟5%植被盖度(210株)植被排列方式变化对水流流态和水力特性的影响。结果表明,植被相同盖度,排列趋于均匀:水深影响下,流速减小,水深下半段雷诺应力增大;非淹没植被上表面流速减小,紊流动能增大。消耗了水体能量达到阻水作用并减少了水流表面的冲刷。该研究为防洪减灾提供了参考。

关键词：植被盖度排列方式数值模拟水流流态水力特性防洪减灾

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泵站进水池超低水位下组合整流方案与验证

农业工程学报 2017年第23期33卷 101-108页

作者：高传昌曾新乐解克宇唐林钧华北水利水电大学电力学院郑州471100 国网新源水电有限公司富春江水力发电厂杭州311500

泵站在超低水位下运行时,将引起泵站进水水流流态恶化,危及泵站的安全稳定运行。为了解决这一问题,该文通过对黄河下游田山一级泵站在进水池超低水位下运行时存在的严重不良流态及其对机组造成的危害进行了分析,提出了在进水池设置导流... 详细信息

泵站在超低水位下运行时,将引起泵站进水水流流态恶化,危及泵站的安全稳定运行。为了解决这一问题,该文通过对黄河下游田山一级泵站在进水池超低水位下运行时存在的严重不良流态及其对机组造成的危害进行了分析,提出了在进水池设置导流台、水下消涡板和W型后墙导流墩的组合整流措施,应用三维数值计算方法对进水池的水流流态和该组合整流措施下的整流效果进行了数值模拟,并采用透明的进水池模型对数值模拟结果进行了检验。数值计算和模型试验结果表明:组合整流措施消除了进水池表面、池底、边壁的漩涡、回流以及死水区,进水池的水流流态和进水喇叭口的轴向速度分布得到了有效的改善。研究成果可为超低水位下运行的泵站提供参考。

关键词：泵计算机仿真模型进水池超低水位水流流态整流措施试验

双江口溢洪道和放空洞掺气设施布设的水工模型试验研究

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水电能源科学 2022年第8期40卷 136-138,207页

作者：王川马旭东潘露中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 四川水利职业技术学院四川成都611231

掺气减蚀是预防高流速泄水建筑物发生空蚀破坏的重要手段,良好的掺气效果及坎后流态是判别掺气设施体型优劣的两个重要指标。采用水工模型试验方法,研究了双江口水电站溢洪道、放空洞的掺气减蚀布置,在分析坎后流态影响因素的基础上,提... 详细信息

掺气减蚀是预防高流速泄水建筑物发生空蚀破坏的重要手段,良好的掺气效果及坎后流态是判别掺气设施体型优劣的两个重要指标。采用水工模型试验方法,研究了双江口水电站溢洪道、放空洞的掺气减蚀布置,在分析坎后流态影响因素的基础上,提出一种能保证掺气效果且具有良好坎后流态的掺气设施体型及底板衔接形式。结果表明,通过改变掺气设施坎高及上、下游底板衔接形式,调整抛射水舌与底板冲击角度,能形成稳定的通气空腔及良好的坎后流态。

关键词：掺气减蚀水流流态体型优化模型试验

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某水电站过鱼设施的水力特性优化研究

某水电站过鱼设施的水力特性优化研究

作者：兰志良西安理工大学

学位级别：硕士

拦河闸坝等水工建筑物的修筑阻断了鱼类的洄游通道,鱼道的建设为鱼类的洄游迁徙提供了重要的生命通道,鱼道的布置方式和结构设计的合理性直接影响着鱼道的过鱼效果。本研究以某水电站拟建的两段式过鱼设施为工程背景,通过对自然河流鱼... 详细信息

拦河闸坝等水工建筑物的修筑阻断了鱼类的洄游通道,鱼道的建设为鱼类的洄游迁徙提供了重要的生命通道,鱼道的布置方式和结构设计的合理性直接影响着鱼道的过鱼效果。本研究以某水电站拟建的两段式过鱼设施为工程背景,通过对自然河流鱼道段在过鱼季节的河道水动力进行模拟计算,并结合目标鱼类的洄游习性评估了在过鱼季节河道的过鱼通道大小和该河流鱼道的最佳下泄流量;利用水工模型试验探究了竖缝式鱼道池室流态与流速分布规律;利用数值模拟手段对竖缝式鱼道的进出口初始设计方案进行优化,并给出推荐方案;建立竖缝式鱼道整体水工模型对不同工况条件下竖缝式鱼道内流场分布规律进行了探究,并结合鱼类的洄游特征评价了鱼道设计是否满足鱼类的洄游。本研究可为某水电站鱼道的设计优化及可行性提供科学的依据。主要研究成果如下:(1)自然河流鱼道在4～9月的下泄流量下齐口裂腹鱼、重口裂腹鱼、大渡软刺裸裂尻鱼可顺利溯河洄游,适合三种鱼类快速上溯的最佳下泄流量应保持在4m3/s。使用基于目标鱼种游泳能力的流速指标计算了自然河流鱼道过鱼通道宽度,证明了目标鱼种在4～9月可顺利从河道上溯;基于生境模拟法计算了河道不同下泄流量下各鱼种的生境面积,并分析了各目标鱼种的流量～生境面积关系,得出了自然河流鱼道适合目标鱼种快速上溯的最佳下泄流量为4m3/s。(2)竖缝式鱼道的典型池室内水流形态平顺且存在供洄游鱼种休息的回流区,池室流速均小于目标洄游鱼种的最大克流速度1.2m/s,鱼道设计满足过鱼要求。根据竖缝式鱼道局部模型试验,鱼道典型池室内主流流态呈较缓的“S”形分布,主流流速沿流动方向逐渐减小,在主流区两侧,存在范围较大的回流区,面积约占池室面积的80%;鱼道工作水深在1.0m和1.5m时,鱼道池室内的流速范围为0.1m/s～0.6m/s,竖缝处的流速范围为0.7m/s～0.9m/s。(3)针对竖缝式鱼道初始方案的进口段和出口段出现的主流贴壁、流速过小现象进行了结构优化,优化后的鱼道进口段和出口段水流流态得到有效改善。通过对竖缝式鱼道进口段和出口段建立数值模型,模拟了其在1.5m水深工作状态下的水流流态,对出现的不利于目标鱼种洄游的水流流态,通过优化相应结构改善了水流流态。(4)建立了竖缝式鱼道整体水工模型对不同工况下鱼道内流态、沿程水深和竖缝最大流速进行了研究。研究结果表明:各工况鱼道内各级池室与关键池室段的水流流态良好,主流区均位于池室中央,未见主流贴近和冲击边壁等不利流态出现;在正常运行工况下的鱼道沿程水深均保持一致,竖缝式流速均小于1.2m/s;竖缝式鱼道的设计及布置方式合理,可满足过鱼需求。

关键词：竖缝式鱼道水流流态模型试验数值模拟

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闸坝防冲护坦末端淘刷对水流流态影响研究

水电能源科学 2023年第5期41卷 166-169页

作者：雷茜茹汪振张法星蔡爱玲四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 重庆交通职业学院重庆402247

采用急流衔接的闸坝防冲护坦末端“软硬”交界处或预挖冲坑常常发生基础淘刷破坏,不仅使护坦处于悬空状态,还可能引起护坦末端水流流态与设计的急流流态有偏差,甚至形成水跃状大尺度旋滚淘刷河床,但相关研究成果很少。针对闸坝下游防冲... 详细信息

采用急流衔接的闸坝防冲护坦末端“软硬”交界处或预挖冲坑常常发生基础淘刷破坏,不仅使护坦处于悬空状态,还可能引起护坦末端水流流态与设计的急流流态有偏差,甚至形成水跃状大尺度旋滚淘刷河床,但相关研究成果很少。针对闸坝下游防冲护坦末端基础发生淘刷的情景,采用室内机理模型试验和三维湍流数值模型方法,对护坦末端不同尺寸概化淘刷坑附近的水流流态进行详细观测和计算分析。结果表明,与护坦末端基础未被淘刷时的急流流态相比,淘刷坑使水流流态发生很大变化,可分为护坦上游的水跃、淘刷坑内的混合流、此两类组成的准周期流态三种。流态演化的研究结果可为分析闸坝下游护坦结构大规模破坏提供技术支持,具有一定工程应用价值。

关键词：急流衔接淘刷坑护坦水流流态

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侧向进水倒虹吸进水池消涡措施试验研究

中国农村水利水电 2022年第6期 54-59页

作者：周殊凡傅宗甫张茹玉吕家才河海大学水利水电学院南京210098 广州珠科院工程勘察设计有限公司广州510610

针对侧向进水倒虹吸进水池受进流及边界条件影响,进水池水流条件复杂,容易产生吸气旋涡,影响运行安全问题,基于云南滇中输水工程大理Ⅱ段甸头倒虹吸侧向进水池为研究背景,综合考虑重力相似和旋涡相似,采用几何比尺为1:20的物理模型,研... 详细信息

针对侧向进水倒虹吸进水池受进流及边界条件影响,进水池水流条件复杂,容易产生吸气旋涡,影响运行安全问题,基于云南滇中输水工程大理Ⅱ段甸头倒虹吸侧向进水池为研究背景,综合考虑重力相似和旋涡相似,采用几何比尺为1:20的物理模型,研究了倒虹吸侧向进水进水池的水流流态及旋涡特性参数。研究表明:通过调整进水池右侧边墙体型、延长导流墩、加消涡板、增设梯形竖梁的综合消涡措施,可以有效消除进水池倒虹吸进口前的回流及旋涡,达到改善倒虹吸进口水流流态及消除进口前吸气旋涡的现象,提出的组合消涡措施,可以稳定侧向来流,破坏立轴旋涡产生的条件,解决了侧向进水口的不良水流流态,对于类似的工程有借鉴和参考作用。

关键词：倒虹吸管道进水口侧向进水消涡措施水流流态模型试验

基于流体体积模型的泵站前池流态及组合式整流方案

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排灌机械工程学报 2020年第5期38卷 476-480,493页

作者：营佳玮俞晓东贺蔚张健河海大学水利水电学院江苏南京210098

为了分析某大型泵站前池水流流态,基于计算流体动力学方法,采用流体体积(VOF)模型,建立了该泵站前池的三维计算模型,进行了网格无关性验证,模拟了设计工况下前池的水流流态,发现前池两侧存在回流现象.对产生该不良流态的原因进行了分析... 详细信息

为了分析某大型泵站前池水流流态,基于计算流体动力学方法,采用流体体积(VOF)模型,建立了该泵站前池的三维计算模型,进行了网格无关性验证,模拟了设计工况下前池的水流流态,发现前池两侧存在回流现象.对产生该不良流态的原因进行了分析,在此基础上,分别计算了单独布置立柱、单独布置底坎和立柱底坎联合布置方案下的水流流态,比较了不同方案的优劣并找到了设置整流措施后水流流动的规律,结果表明立柱底坎组合布置方案的整流效果优于单一措施,水流分布更均匀.同时,计算了立柱与底坎不同间距的组合式整流方案,对比分析了不同方案下的整流流态及流速分布均匀度.对于两侧存在大尺度回流的正向前池,在立柱与出水管距离的80%处布置底坎,可使前池流速分布较为均匀.研究结果可为类似前池设置水力优化措施提供参考.

关键词：泵站前池水流流态流体体积模型整流措施立柱底坎

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含植被坡面水动力学特性的实验研究

中国农村水利水电 2021年第2期 18-23页

作者：谢艳朱崇林雷孝章四川大学水利水电学院成都610065 四川大学水力学与山区河流保护国家重点实验室成都610065

基于水槽试验,系统的研究了在5种流量、3种植被组合和3种覆盖密度情况下的坡面流的水力参数、水力因子间的关系和阻力规律。结果表明,坡面流一般为湍流,植被的存在增强了坡面流的湍流强度。平均流速与单宽流量幂函数相关,且拟合结果良... 详细信息

基于水槽试验,系统的研究了在5种流量、3种植被组合和3种覆盖密度情况下的坡面流的水力参数、水力因子间的关系和阻力规律。结果表明,坡面流一般为湍流,植被的存在增强了坡面流的湍流强度。平均流速与单宽流量幂函数相关,且拟合结果良好。柔性植被对流速的减缓作用大于刚性植被。柔性植被坡面和刚性植被坡面的阻力系数均随雷诺数的增加呈幂函数递减。

关键词：坡面流柔性植被刚性植被水流流态阻力规律