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宽防旋墩环形堰竖井水力特性分析

人民长江 2024年

作者：姜治兵蒋哲宇韩松林杨晓红长江科学院水力学研究所长江勘测规划设计研究有限责任公司

目前许多拟建抽蓄工程泄洪洞的环形堰竖井入口设置了新型宽式防旋墩，以消除喉口处由不可控旋流引起的呛水等不利流态。宽防旋墩环形堰竖井的水气特性与以往采用起旋墩和窄式防旋墩的竖井存在较大差异，目前业内对其认识还不清晰，本文... 详细信息

目前许多拟建抽蓄工程泄洪洞的环形堰竖井入口设置了新型宽式防旋墩，以消除喉口处由不可控旋流引起的呛水等不利流态。宽防旋墩环形堰竖井的水气特性与以往采用起旋墩和窄式防旋墩的竖井存在较大差异，目前业内对其认识还不清晰，本文旨在厘清此型式竖井的水力特性，为其设计与应用提供科学支撑。将石台抽水蓄能电站下库泄洪洞的竖井作为研究对象，以流态、流速、压力、消能率等水力评价指标，采用物理模型试验与数值模拟相结合的手段开展研究，研究结果表明：宽式防旋墩引导水流平顺进入竖井形成脱壁流，其尾部可形成顺畅的进气通道，空气经此通道可充分进入竖井以保持井内流态与压力的稳定；竖井过流能力满足要求；各部位流速、压力分布正常；竖井总消能率达85%以上。宽式防旋墩可消除不可控旋流导致的呛水现象并引导水流在竖井内形成脱壁流态，使竖井壁面免于空蚀破坏；墩尾通气量足够时，可取消通气管及环形堰与竖井结合部突扩体型的传统设计，简化工程布置。

关键词：宽式防旋墩环形堰竖井脱壁流水力特性消能率

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步长对台阶式溢洪道消能特性的影响

水电能源科学 2024年 92-96页

作者：武英豪李继伟黄河勘测规划设计研究院有限公司水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹)

为明确步长对台阶式溢洪道消能特性的影响，采用计算流体力学方法，利用Flow 3D软件对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟，在固定台阶高度1m不变的前提下，系统研究了步长长度对台阶消能的影响。结果表明，步长和台阶高度直接决... 详细信息

为明确步长对台阶式溢洪道消能特性的影响，采用计算流体力学方法，利用Flow 3D软件对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟，在固定台阶高度1m不变的前提下，系统研究了步长长度对台阶消能的影响。结果表明，步长和台阶高度直接决定回旋涡流区的尺寸，而涡流区尺寸与消能率呈正相关，步长（溢洪道坡度）与台阶高度一致，均是决定台阶消能效果的关键因素；台阶高度不变时，步长越长则涡流区尺寸越大，溢洪道的消能率越高，但当两者之比为1∶2.2时，此台阶高度对应的涡流区尺寸已接近极限，采用此坡比的台阶可妥善兼顾溢洪道的经济性和消能效果。

关键词：台阶式溢洪道台阶步长回旋涡流消能率数值模拟

切向入流旋流竖井在深圳市前海-南山排水深层隧道中的应用研究

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中国农村水利水电 2024年第2期 74-82,90页

作者：黄春华邢方亮王斌珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510611 珠江水利委员会广东广州510611

为探究切向入流旋流竖井的水力特性,采用物理模型手段,结合深圳市前海-南山排水深层隧道中郑宝坑渠旋流竖井方案,研究旋流竖井内的水流流态、消能特性、排气效果及特征压力值。结果表明:各工况下进口位置处水流逐渐形成水翅,进入竖井后... 详细信息

为探究切向入流旋流竖井的水力特性,采用物理模型手段,结合深圳市前海-南山排水深层隧道中郑宝坑渠旋流竖井方案,研究旋流竖井内的水流流态、消能特性、排气效果及特征压力值。结果表明:各工况下进口位置处水流逐渐形成水翅,进入竖井后沿内壁形成螺旋跌落流,水流流态较好,当竖井流量极小时竖井内无法形成螺旋跌落流,水流进入竖井后呈射流形态跌落至竖井底部;旋流竖井总消能率在81.9%~89.5%之间,消能率随着流量的增大而逐步减小;旋流竖井相对于传统水工旋流竖井,具有消能效果好、结构简单等优点,在城市深层排水系统中具有较大的应用空间。

关键词：切向入口旋流竖井深层隧道消能率

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趾墩-悬栅消力池水力特性分析

吉林水利 2024年第1期 30-36页

作者：周凯牧振伟新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐830000 新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室新疆乌鲁木齐830052

为了解决新疆某工程泄洪洞消力池流态紊乱、消能率低的问题,采用数值模拟方法,在设计及校核流量下,对传统消力池、悬栅消力池以及趾墩-悬栅消力池3种不同形式消力池水力特性进行系统性分析。结果表明:趾墩-悬栅联合消能工改善了消力池... 详细信息

为了解决新疆某工程泄洪洞消力池流态紊乱、消能率低的问题,采用数值模拟方法,在设计及校核流量下,对传统消力池、悬栅消力池以及趾墩-悬栅消力池3种不同形式消力池水力特性进行系统性分析。结果表明:趾墩-悬栅联合消能工改善了消力池内水流流态,消力池发生淹没式水跃,其池内悬栅与悬栅间隙处涡量分布广泛,池内整体涡量分布比悬栅消力池分布更加均匀。在设计流量下,消能率为74.41%,相较于传统消力池消能率提高2.61%,相较于悬栅消力池消能率提高0.95%;在校核流量下,消能率为78.99%,相较于传统消力池消能率提高5.64%,相较于悬栅消力池消能率提高0.95%。

关键词：底流消力池悬栅水力特性消能率数值模拟

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台阶式溢洪道消能效果实例研究

陕西水利 2024年第1期 153-155页

作者：严培陕西省水工程勘察规划研究院陕西西安710003

根据龙王沟水库溢洪道水文资料及水力计算结果 ,对两种工程消能方案光滑面溢洪道和台阶式溢洪道的原理及消能率进行对比分析,最后得出台阶式溢洪道方案更为合理,可为类似案例提供借鉴。

关键词：台阶式溢洪道消能率消能原理光滑面溢洪道

底坎对嵌槽消力池消能效果影响的数值模拟研究

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东北水利水电 2024年第1期42卷 45-47,72页

作者：李晓桐辽宁西北供水有限责任公司辽宁沈阳110000

在水利工程建设中,设计科学合理的消能防冲设施具有重要意义,是工程安全稳定运行的必要保证。本文以具体工程为背景,利用数值模拟的方式探讨了底坎对嵌槽消力池消能效果的影响。试验结果显示,在嵌槽下游设置底坎有助于降低消力池内流速... 详细信息

在水利工程建设中,设计科学合理的消能防冲设施具有重要意义,是工程安全稳定运行的必要保证。本文以具体工程为背景,利用数值模拟的方式探讨了底坎对嵌槽消力池消能效果的影响。试验结果显示,在嵌槽下游设置底坎有助于降低消力池内流速,提高消力池的消能率,并根据计算结果得出了最佳方案,该研究为相关工程设计提供支持和借鉴。

关键词：嵌槽消力池底坎消能率

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抽水蓄能电站无压泄洪洞台阶消能型式研究

西北水电 2024年第3期 74-80页

作者：刘洁玉尚渝钧刘合睿刘洁中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心

基于甘肃某抽水蓄能电站泄洪洞洞内消能设计，探讨在流量及底坡恒定的条件下，台阶尺寸与消能率的相关关系，探寻台阶尺寸的初拟原则，采用现行NB/T 10867-2021《溢洪道设计规范》中跌落流上限及滑行流下限的经验公式(坡角范围为2.86°... 详细信息

基于甘肃某抽水蓄能电站泄洪洞洞内消能设计，探讨在流量及底坡恒定的条件下，台阶尺寸与消能率的相关关系，探寻台阶尺寸的初拟原则，采用现行NB/T 10867-2021《溢洪道设计规范》中跌落流上限及滑行流下限的经验公式(坡角范围为2.86°～59.53°)进行台阶消能流态的初步判别，通过Chanson半经验公式理论计算和CFD数值模拟水工隧洞底板布置不同台阶尺寸对应的消能特性。结果表明：在流量及坡度不变的情况下，台阶尺寸(台阶步长及高度)对消能率的影响有限；台阶尺寸越大，水力要素受流动边界条件影响和扰动越明显；初拟台阶尺寸时，应分析水流掺气点位置及出现掺气均匀流位置随台阶尺寸变化向上游移动的速率，同时结合实际边界条件、便于施工及后期运维等方面综合考虑，台阶高差宜控制在0.20～0.60 m。

关键词：抽水蓄能电站泄洪洞台阶消能流态消能率

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某水电站溢流坝消力池水工模型试验研究

小水电 2024年第2期 32-35,61页

作者：焦阳新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

针对某水电站溢流坝在泄流时二级消力池流态紊乱、水流翻越消力槛对下游产生冲刷等问题,依据重力相似性准则,建立水工模型试验,对现状溢流坝消力池段进行安全评价并分析水流流态、沿程水深分布等水力特性。根据试验结果提出优化思路,即... 详细信息

针对某水电站溢流坝在泄流时二级消力池流态紊乱、水流翻越消力槛对下游产生冲刷等问题,依据重力相似性准则,建立水工模型试验,对现状溢流坝消力池段进行安全评价并分析水流流态、沿程水深分布等水力特性。根据试验结果提出优化思路,即拆除一级消力池内梯形堰,将WES堰替换为增高3m的跌坎,二级消力池内梯形堰增高0.5m;优化后溢流坝消力池段内整体水流流态较好,相较于原设计耗散了溢流坝消力池内多余水流能量,降低了池内整体流速。试验结果可为工程的设计及运行提供理论依据。图5幅,表3个。

关键词：水电站水工模型试验体型优化消能率

前置掺气坎式阶梯溢洪道掺气水深及消能率的计算

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水科学进展 2009年第1期20卷 63-68页

作者：彭勇张建民许唯临刘善均王韦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

在前置掺气坎式阶梯溢洪道水力特性、消能特性、掺气效果、抗空蚀特性研究的基础上,运用动量矩方程推导出阶梯溢洪道形成均匀流时的掺气水深和消能率计算公式,建立了不同单宽流量下掺气水深与阶梯尺寸之间的关系以及阶梯尺寸、阶数与消... 详细信息

在前置掺气坎式阶梯溢洪道水力特性、消能特性、掺气效果、抗空蚀特性研究的基础上,运用动量矩方程推导出阶梯溢洪道形成均匀流时的掺气水深和消能率计算公式,建立了不同单宽流量下掺气水深与阶梯尺寸之间的关系以及阶梯尺寸、阶数与消能率的定量关系。研究表明,前置掺气坎式阶梯溢洪道具有掺气量与掺气浓度宜于控制,底部掺气充分,抗空蚀性能优越,消能率高,适宜于大单宽流量溢洪道等显著特点,可作为进一步推广应用阶梯式溢洪道的理论和试验基础。研究成果得到模型试验的验证并应用于实际工程中。

关键词：前置掺气坎式阶梯溢洪道掺气水深消能率理论分析试验研究