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X型与y型宽尾墩流道内水流特性研究

四川大学学报（工程科学版） 2012年第3期44卷 1-6页

作者：王波伍平陈云良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 西华大学建筑与土木工程学院四川成都610039

宽尾墩改变了流道内水力参数分布,采用RNG k-ε双方程紊流模型,定量分析了沿程水位与流速的变化。结果表明,X型宽尾墩边墙水面壅高程度在闸室段前75%范围内,约从0增大至0.2,后25%区域内增幅较大。y型壅高程度略高于X型,两者的差别在闸... 详细信息

宽尾墩改变了流道内水力参数分布,采用RNG k-ε双方程紊流模型,定量分析了沿程水位与流速的变化。结果表明,X型宽尾墩边墙水面壅高程度在闸室段前75%范围内,约从0增大至0.2,后25%区域内增幅较大。y型壅高程度略高于X型,两者的差别在闸室段后25%范围内呈现增加趋势。宽尾墩使得闸室段中部速度梯度减小,且y型墩对速度梯度的影响较X型更为强烈。受逐渐扩宽的墩体尾部影响,闸室出口速度方向和大小发生改变,速度沿水深的分布极为不均,特别是水流抛射方向的显著变化与水平方向速度分量的大幅提高(与平尾墩相比)。文中提出的水面壅高程度可为工程中闸门铰链支座的布置提供参考,闸室出口速度定量分析有助于深入理解宽尾墩抛射水流在空中纵向与竖向扩散的成因。

关键词： X型宽尾墩 y型宽尾墩水面壅高速度

y型宽尾墩体型对阶梯溢流坝+消力池联合消能方式水力特性的影响研究

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Y型宽尾墩体型对阶梯溢流坝+消力池联合消能方式水力特性的影响研...

作者：张洛昆明理工大学

学位级别：硕士

随着紊流理论和计算机技术的不断发展,数值模拟在水利工程中的应用越来越广泛,发挥的巨大作用也日益显现出来,成为水力学研究的一个重要手段。本文基于某水电站,对y型宽尾墩选择不同体型参数时进行了数值模拟计算,比较分析其水流流态、... 详细信息

随着紊流理论和计算机技术的不断发展,数值模拟在水利工程中的应用越来越广泛,发挥的巨大作用也日益显现出来,成为水力学研究的一个重要手段。本文基于某水电站,对y型宽尾墩选择不同体型参数时进行了数值模拟计算,比较分析其水流流态、水面线、压力、流速分布等水利要素的特性,给出优选方案。从优选方案的模拟结果来看,发现边孔(1#、5#)存在水流溢出边墙现象。为了解决此问题,在此方案的基础上,改变边孔(1#、5#)的收缩比,再进行水力学试验研究,分析了各方案的水流流态、水面线、流速、压力等水力特性的变化规律,并对各方案进行数值模拟,对比试验结果和计算结果,发现吻合良好,最终给出推荐宽尾墩体型。在总结前人研究成果的基础上,结合模型试验数据,对宽尾墩、阶梯溢流坝面和消力池一体化设拖的三维流场进行了数值模拟,对存在的部分问题进行了探讨,对设计具有一定的参考意义。本文主要的研究内容有：采用带水气两相流VOF方法的三维RNGk-ε流模型,利用几何重建格式进行水气面附近的插值,速度与压力的耦合方式采用PISO算法,用非定常流算法逼近定常流的稳定解,模拟范围从上游库区至下游消力池尾坎,对2#、3#、4#表孔收缩比为0.7、0.445、0.4的宽尾墩体型进行了三维数值模拟,主要对比分析其水流流态、水面线、压力、流速分布等水力要素的特性,发现2#、3#、4#表孔收缩比为0.445的宽尾墩体型为推荐宽尾墩体型。对上述推荐宽尾墩体型做水力学试验,通过试验研究发现,1#、5#表孔存在水流溢出边墙现象。为了解决此问题,在此方案基础上,改变边孔(1#、5#)宽尾墩的收缩比,收缩比分别为0.445、0.497、0.598,并进行水力学试验研究,分析其水流流态、水面线、压力和流速分布等水力特性的变化规律。通过数值模拟的方法对边孔收缩比为0.445、0.497、0.598的宽尾墩体型进行了模拟计算,对比试验结果和模拟结果,发现吻合良好。结合试验研究和数值模拟发现,收缩比为0.445、0.497时,均有不同程度的水流溢出边墙现象;收缩比为0.598时,不存在水流溢出边墙现象。因此,采用收缩比为0.598的宽尾墩体型。

关键词：数值模拟 y型宽尾墩 VOF方法收缩比阶梯溢流坝

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基于体型参数组合的y型宽尾墩水力特性

武汉大学学报（工学版） 2019年第11期52卷 968-974页

作者：王奕森杨磊付海波李阳徐畅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 华东勘测设计研究院浙江杭州310014

水流经过宽尾墩后由于收缩挤射,产生三面掺气的大曲率水气交界面,流态异常复杂.利用数值模拟方法对y型宽尾墩体型参数变化时的水力特性进行了分析研究.采用逐步收敛法比较分析12种不同体型宽尾墩泄流时的流态、水面线与流速分布、宽尾... 详细信息

水流经过宽尾墩后由于收缩挤射,产生三面掺气的大曲率水气交界面,流态异常复杂.利用数值模拟方法对y型宽尾墩体型参数变化时的水力特性进行了分析研究.采用逐步收敛法比较分析12种不同体型宽尾墩泄流时的流态、水面线与流速分布、宽尾墩始折点处的佛汝德数及消能率等水力特性参数的变化规律.研究结果表明:随着宽尾墩收缩比增大,墩后水舌交汇点下部空腔增大,底流速整体上增大,佛汝德数增大,消能率略有降低;随着宽尾墩墩长增加,出闸水流的跌流趋势更加明显,流速增长加快,佛汝德数减小,消能率略有降低;随着上顶点与始折点高差增大,闸室内水面线升高且壅水效果更加明显,闸室内水流流速加大而消力池段流速反而减小,佛汝德数增大,消能率略有增加;随着始折点与上缩点高差增大,出闸水流纵向拉伸幅度降低,跌流趋势更加明显,佛汝德数增大,整体流速略微增大,消能率减小.

关键词： y型宽尾墩体型参数数值模拟水力特性

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X、y型宽尾墩水力特性研究

人民长江 2009年第24期40卷 48-51页

作者：田振华杨具瑞罗晶雷先进昆明理工大学电力工程学院云南昆明650051 湖北水总水利水电建设股份有限公司湖北武汉430034

基于重力坝表孔泄洪的水工模型试验,研究了X型宽尾墩和y型宽尾墩的泄洪流态、底表层流速、压力以及消能率。在不同泄流量以及闸门开度和下游水深的条件下,对不同体型宽尾墩的水力特性进行比较分析。试验结果表明:X型宽尾墩的最大临底流... 详细信息

基于重力坝表孔泄洪的水工模型试验,研究了X型宽尾墩和y型宽尾墩的泄洪流态、底表层流速、压力以及消能率。在不同泄流量以及闸门开度和下游水深的条件下,对不同体型宽尾墩的水力特性进行比较分析。试验结果表明:X型宽尾墩的最大临底流速比y型宽尾墩小6.9%,X型宽尾墩的最大表层流速比y型宽尾墩大8.12%,X型宽尾墩的消力池底板最大压力比y型宽尾墩大43%,y型宽尾墩的消能效果稍好于X型宽尾墩。

关键词： X型宽尾墩 y型宽尾墩水力特性水工模型试验

溢流表孔y型宽尾墩与消力塘联合消能数值模拟

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云南水力发电 2017年第5期33卷 56-58,79页

作者：冯瑞林杨海英中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司云南昆明650051 云南农业大学水利学院云南昆明650201

基于果多水电站,采用标准双方程紊流模型,结合VOF模型追踪自由表面,对几何模型进行分区处理及采用非结构化网格进行网格剖分,对y型宽尾墩窄缝消能与消力塘联合消能泄流场进行了三维数值模拟。通过模拟,得到了泄流场整体流态,并对溢流表... 详细信息

基于果多水电站,采用标准双方程紊流模型,结合VOF模型追踪自由表面,对几何模型进行分区处理及采用非结构化网格进行网格剖分,对y型宽尾墩窄缝消能与消力塘联合消能泄流场进行了三维数值模拟。通过模拟,得到了泄流场整体流态,并对溢流表孔中线X向和y向流速分布、消力塘内流速分布、溢流面和消力塘底板的压强分布进行了研究。经2016年4月至2016年11月过流情况的监测,大坝溢流表孔实际水流流态、消力塘水位等特征参数与数值计算结果基本吻合,计算结果较为理想。

关键词：果多水电站 y型宽尾墩消力塘数值模拟

首级阶梯台面角度对y型宽尾墩与阶梯溢流坝联合消能特性的影响研究

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首级阶梯台面角度对Y型宽尾墩与阶梯溢流坝联合消能特性的影响研究

溢流堰表孔弧形闸门开启过程水力特性3维数值模拟

云南省水利学会2016年度学术年会

作者：后小霞熊长鑫谭毅源杨具瑞楚雄欣源水利电力勘察设计有限公司昆明理工大学现代农业工程学院

本文基于某水电站y型宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的溢流表孔,为了优化大单宽流量下阶梯溢流坝消能特性,对首级台阶台面水平、上挑10°、5°和下跌5°、10°时的三维流场做了数值模拟,寻求消能效果最佳的台阶台面体型,为阶梯溢流坝体型的... 详细信息

本文基于某水电站y型宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的溢流表孔,为了优化大单宽流量下阶梯溢流坝消能特性,对首级台阶台面水平、上挑10°、5°和下跌5°、10°时的三维流场做了数值模拟,寻求消能效果最佳的台阶台面体型,为阶梯溢流坝体型的优化提供设计参考。结果表明,首级台阶台面上挑比下跌或水平时消能效果好。相对于其他方案,当首级台阶台面上挑10°时,阶梯面掺气空腔长度最大达15.6m,台阶面上掺气充分,且台阶面产生的负压最小为-10.24kPa,反弧段与消力池底板上紊动能k及紊动耗散率e较大,最大分别为0.17m/s和1.9 m/s,且消力池底板压力和临底流速较小,最大底板压力为380 kPa,最大流速小于23m/s,满足工程规范要求。

关键词： y型宽尾墩阶梯溢流坝消能特性

来源： cnki会议评论

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四川大学学报（工程科学版） 2012年第3期44卷 19-25页

作者：邱春刁明军徐兰兰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

基于动网格技术和VOF方法对某工程宽尾墩泄洪表孔弧形闸门开启过程进行了3维数值模拟研究。为获得详细的水力特性,采用3种不同的开启速度。获得了闸门区、宽尾墩及消力池的压力、速度等水力参数的时空变化规律和易发生空化空蚀的时刻与... 详细信息

基于动网格技术和VOF方法对某工程宽尾墩泄洪表孔弧形闸门开启过程进行了3维数值模拟研究。为获得详细的水力特性,采用3种不同的开启速度。获得了闸门区、宽尾墩及消力池的压力、速度等水力参数的时空变化规律和易发生空化空蚀的时刻与区域,指出闸门开启过快时的不利因素,并将部分结果与试验进行对比,吻合良好,验证了数值方法是可靠的,可为确定闸门的合理运行方式及工程体型优化提供重要的参考依据。

关键词： 3维动态数值模拟开启过程动网格 VOF法 y型宽尾墩弧形闸门消力池

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宽尾墩与台阶坝面联合消能工的试验探索

长江科学院院报 2003年第6期20卷 3-5页

作者：梁宗祥尹进步刘韩生卢红水利部西北水利科学研究所陕西杨凌712100 国家电力公司贵阳勘测设计研究院贵州贵阳550002

通过对宽尾墩与台阶坝面联合消能工的机理分析,借助工程水力学模型试验,提出一种新型宽尾墩———X型宽尾墩。这种宽尾墩能适应大小流量的变化,具有良好的消能效果,消能率达60%～70%,比常规宽尾墩消能率高5%～10%;产生的射流对消力池底... 详细信息

通过对宽尾墩与台阶坝面联合消能工的机理分析,借助工程水力学模型试验,提出一种新型宽尾墩———X型宽尾墩。这种宽尾墩能适应大小流量的变化,具有良好的消能效果,消能率达60%～70%,比常规宽尾墩消能率高5%～10%;产生的射流对消力池底板的最大冲击压力,比常规宽尾墩小30%。因此,X型宽尾墩具有广阔的应用前景。

关键词： y型宽尾墩 X型宽尾墩台阶坝面消能工水力学模型射流消力池

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掺气坎组合首级台阶对阶梯溢流坝面的影响

排灌机械工程学报 2019年第3期37卷 216-223页

作者：张勤杨具瑞汤建青叶小胜郭莹莹昆明理工大学现代农业工程学院云南昆明650500

为了避免阶梯溢洪道中前几级阶梯表面发生空蚀破坏,在对阶梯溢洪道的设计中加入掺气坎,形成前置掺气坎式阶梯溢洪道.通过对y型宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的联合消能工过渡阶梯首级台阶台面取4个角度、前置掺气坎取2个角度共8种组合工况... 详细信息

为了避免阶梯溢洪道中前几级阶梯表面发生空蚀破坏,在对阶梯溢洪道的设计中加入掺气坎,形成前置掺气坎式阶梯溢洪道.通过对y型宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池的联合消能工过渡阶梯首级台阶台面取4个角度、前置掺气坎取2个角度共8种组合工况分别进行水工模型试验,改变水库流量,从空腔长度、水面线、负压、底板时均压力、消能率等方面,寻找改善水力特性的过渡台阶衔接体型.结果表明:掺气空腔随着首级阶梯台面角和掺气坎增大,与阶梯坝面分离空间更大,水流挑射更高,空腔更长且工况2的空腔长度均大于工况1的空腔长度;随着掺气坎和首级阶梯台面角增大,溢流坝阶梯面最大负压绝对值减小;消力池底板压力和水面线变化不大,消能率增大.在8个方案中,前置掺气坎角度为10°、首级阶梯台面角度0°时的方案5最优.

关键词： y型宽尾墩阶梯溢流坝首级台阶掺气坎