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布西水电站泄洪洞阶梯消能布置方案数值模拟研究

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水力发电学报 2010年第1期29卷 50-56页

作者：罗树焜李连侠褥勇伸邓俊杰四川大学水力学及山区河流开发保护国家重点实验室成都610065 浙江省华东工程咨询有限公司杭州310014

对布西水电站泄洪洞采用紊流数值模拟方法,在设计水位3301.69m的工况下,进行了不布置阶梯、在不同位置布置阶梯及布置不同长度阶梯的八种组合方案的数值模拟计算。数值计算结果与模型试验结果验证表明,本文采用的数值模拟方法是合理可... 详细信息

对布西水电站泄洪洞采用紊流数值模拟方法,在设计水位3301.69m的工况下,进行了不布置阶梯、在不同位置布置阶梯及布置不同长度阶梯的八种组合方案的数值模拟计算。数值计算结果与模型试验结果验证表明,本文采用的数值模拟方法是合理可行的。对阶梯起始布置位置的计算结果表明,阶梯起始位置布置在流速较大处,其消能率会较高,但流速过大时(Fr>7.0)阶梯处容易形成射流,达不到增加消能率的目的。对不同的阶梯布置长度的计算结果表明,阶梯起始位置不变的情况下,随着阶梯布置长度的加长,消能率提高,且呈非线性变化;但当阶梯布置长度大于一定长度后,其消能率增加不明显。本文研究成果对陡坡泄洪洞采用阶梯消能的布置设计有重要的理论指导意义。

关键词：计算水力学阶梯消能数值模拟泄洪洞

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阶梯消能与辅助消能工联合应用的试验研究

阶梯消能与辅助消能工联合应用的试验研究

作者：汤慧大连理工大学

学位级别：硕士

受地形、工程量等综合因素的影响,某些工程选择阶梯消能工作为主要消能元件是最佳的选择。但是,尽管阶梯溢洪道的消能率比通常的光滑溢洪道高出40%～80%,可由于上下游水位落差较大,水流泄流时仍具有很大的能量,水流余能会严重冲刷下游... 详细信息

受地形、工程量等综合因素的影响,某些工程选择阶梯消能工作为主要消能元件是最佳的选择。但是,尽管阶梯溢洪道的消能率比通常的光滑溢洪道高出40%～80%,可由于上下游水位落差较大,水流泄流时仍具有很大的能量,水流余能会严重冲刷下游河床。为了增加消能效果,避免建造又深又长的消力池,进而节省工程投资,本文结合新疆两个水利枢纽工程提出了阶梯消能与辅助消能工联合应用的方案。主要采用了理论分析和水工模型试验相结合的方法,对阶梯消能工及其与辅助消能工联合应用的水力特性进行了较为系统的研究,本文的成果主要有以下几点：（1）概括了近几十年来泄水建筑物消能工的研究意义和研究进展,总结了溢洪道挑流、底流和阶梯消能方式的特点和适用条件,借鉴多种消能工联合消能的特性,结合辅助消能工的优势,提出了阶梯消能与辅助消能工的联合应用;（2）总结了国内外学者提出的阶梯溢洪道水流流态的判别公式,掺气初生点位置、掺气率的计算公式以及有关消能的计算,为相关工程提供了参考依据;（3）通过对阶梯溢洪道压强的测量,发现其压强大小及分布规律与阶梯内旋滚水流流态和阶梯上的水深密切相关,分析了阶梯出现负压的原因;（4）水面线及流速的测量结果显示了堰面曲线、堰与阶梯段的衔接形式、水流的沿程掺气和逐级消能均影响了其分布规律,总结了堰后接缓坡段或接陡坡段的水深、流速的沿程变化规律;（5）当单宽泄流量相对较小,但下游水位较低,河床仍有冲刷危险时,本文给出了阶梯消能与消力墩相结合消能的方案;对于大单宽流量泄流的情况,溢洪道下游消能负担较重,本文给出了阶梯消能与消力槛、消力墩联合消能的方案。试验结果证明,消力墩可以将水流分成许多小水股,使水流转折,并在墩后互相撞击,水流与墩表面的摩擦、碰撞,起到了均匀分布水深和流速的作用,增加了消能效果。并且,恰当的在下游护坦上布置消力槛,可以雍高水深,改善水流流态,消除水流余能和水面波浪,使得水流能够自然地与下游衔接。阶梯消能与辅助消能工联合消能的效果总体看来比较理想,既避免了下游河床受到冲刷,保证了整个建筑物的安全,又缩短了消力池的尺寸,节省了工程投资,为今后实际工程的泄洪消能问题提供了新的解决方法。

关键词：阶梯消能消力槛消力墩溢洪道模型试验

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高流速放空洞阶梯消能特性数值模拟

武汉大学学报（工学版） 2014年第1期47卷 28-33页

作者：陈利强王均星陈玉婷武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

综合考虑阶梯布置型式、长度,利用3D紊流数值模拟方法,采用VOF方法跟踪自由水面,结合卡基娃放空洞工程的水力学模型试验,对放空洞泄槽段中布置不同型式和长度的阶梯方案,进行了数值模拟研究.研究结果表明,合理的阶梯型式和布设长度,可... 详细信息

综合考虑阶梯布置型式、长度,利用3D紊流数值模拟方法,采用VOF方法跟踪自由水面,结合卡基娃放空洞工程的水力学模型试验,对放空洞泄槽段中布置不同型式和长度的阶梯方案,进行了数值模拟研究.研究结果表明,合理的阶梯型式和布设长度,可以改善水流流态,改善沿程的水流压力,显著降低阶梯下游水流流速,消能率随着阶梯布设长度的增加呈非线性增加,采用变长度和变坡型式的阶梯能更快地提高阶梯消能的效果.

关键词：阶梯消能数值模拟水力特性放空洞

惠州抽水蓄能电站上库溢流坝阶梯消能试验研究

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水利水电科技进展 2006年第3期26卷 35-37,52页

作者：黄智敏钟勇明朱红华何小惠广东省水利水电科学研究院广东广州510610

介绍惠州抽水蓄能电站工程概况,建议将上库溢流坝挑流消能改为底流消能方式。通过水力模型试验研究,推荐溢流坝采用“坝面削角阶梯+底流消力池”的联合消能方案。试验表明,削角阶梯坝面末端泄流的动能只占相应光滑坝面动能的30％以下,... 详细信息

介绍惠州抽水蓄能电站工程概况,建议将上库溢流坝挑流消能改为底流消能方式。通过水力模型试验研究,推荐溢流坝采用“坝面削角阶梯+底流消力池”的联合消能方案。试验表明,削角阶梯坝面末端泄流的动能只占相应光滑坝面动能的30％以下,相应动能消能率达70％以上,消能效果较显著,大幅度减小了溢流坝下游消力池的尺寸和工程量。

关键词：溢流坝消力池阶梯消能模型试验惠州抽水蓄能电站

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阶梯消能水力特性概述

中国水运（下半月） 2021年第2期21卷 105-106页

作者：张志刚新疆水利水电勘测设计研究院新疆乌鲁木齐830000

结合国内外学者对阶梯消能这一新式消能结构的前沿研究,从阶梯结构形式,流态,水流结构及流场特性对阶梯消能的研究现状进行概述。旨在扩大阶梯消能工在实际工程中的适用性。对新型阶梯掺气模式的优点进行对比,为阶梯消能工在高水头、大... 详细信息

结合国内外学者对阶梯消能这一新式消能结构的前沿研究,从阶梯结构形式,流态,水流结构及流场特性对阶梯消能的研究现状进行概述。旨在扩大阶梯消能工在实际工程中的适用性。对新型阶梯掺气模式的优点进行对比,为阶梯消能工在高水头、大单宽流量溢洪道中推广应用提供支持。

关键词：阶梯消能阶梯结构水力特性

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阶梯消能工在溢洪道设计中的合理应用

中国水运（下半月） 2015年第9期15卷 210-212页

作者：戚建林云南省丽江市水利水电勘测设计研究院云南丽江674100

通过阶梯式消能工的体型设计应用的实例,简述了溢洪道设计中阶梯消能工的设计方法。

关键词：溢洪道阶梯消能消能率

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缓坡度陡槽溢洪道阶梯消能研究与应用

中国水利水电科学研究院学报 2005年第3期3卷 179-182页

作者：黄智敏朱红华何小惠钟勇明广东省水利水电科学研究院广东广州510610

作为一种新型的辅助消能工,阶梯式消能工得到较多的研究和应用,但以往的研究与应用主要集中于坡度较陡的溢洪道。本文在总结广东省多项水利工程阶梯式溢洪道试验研究的基础上,进行了4种坡度比阶梯溢洪道的模型试验研究,对缓坡度陡槽溢... 详细信息

作为一种新型的辅助消能工,阶梯式消能工得到较多的研究和应用,但以往的研究与应用主要集中于坡度较陡的溢洪道。本文在总结广东省多项水利工程阶梯式溢洪道试验研究的基础上,进行了4种坡度比阶梯溢洪道的模型试验研究,对缓坡度陡槽溢洪道应用阶梯式溢洪道的水力特性进行了研究探讨。给出了阶梯跌坎高度、阶梯跌坎间距等阶梯体形参数对消能效果及流动形态的影响规律,并对缓坡度陡槽溢洪道应用阶梯式溢洪道设计方法进行了探讨,可供类似工程参考。

关键词：缓坡度陡槽溢洪道阶梯消能试验研究工程应用