犍为船闸输水反弧门廊道非恒定流水力特性研究*

船闸输水阀门段动水荷载是高水头船闸设计中关键的技术难题。以犍为船闸输水反弧门“平底＋顶部渐扩”的廊道非恒定流常压模型为依托,重点研究阀门段动水压力特性、启闭力特性,动水关闭工况下阀门段廊道水动力荷载、开启速率及作用水头对水动力荷载及启闭力特性的影响。综合分析阀门结构体系、门后动水荷载、启闭力特性、防空化效果等因素,犍为船闸阀门不会发生有害的流激振动。     

高水头船闸阀后突扩体升坎形式优化

针对船闸输水阀门后突扩廊道的水力学问题,以银盘船闸为依托,建立比尺为1∶10的泄水阀门段物理模型,对突扩体升坎形式进行优化。通过非恒定流物理模型试验,对比研究了6种突扩廊道升坎形式的动水压力特性,探讨升坎形式对突扩廊道水动力荷载特性的影响,并提出了最优升坎形式。研究成果对高水头船闸阀门段廊道体形的优化设计具有一定的指导意义,可为其提供理论依据和技术支撑。     

万安二线船闸输水阀门段空化特性及优化措施

万安二线船闸闸室规模较大,水头较高,水位变幅和水力指标均居世界已建单级船闸前列,若不采取有效措施,阀门段空化振动现象将较为突出。通过万安二线船闸输水阀门恒定流减压模型试验,对该船闸阀门段空化性态和临界空化数进行观测研究,并根据阀门后"顶部渐扩+底部突扩"的廊道体型,提出阀门门楣自然通气和跌坎强迫通气的联合通气方法改善阀门空化条件的措施,解决了水头达32.5 m的万安二线船闸阀门段空化难题。     

犍为船闸输水廊道体形比选试验研究*

阀门空化问题是高水头船闸设计中最为关键的技术难题。结合国内外船闸研究及运行经验,在阀门埋深相同的前提下,阀门段廊道体形是影响阀门段空化特性的主要因素,亟需进行不同廊道体形的非恒定流特性研究。依托实际工程,开展模型试验进行 “底扩顶扩廊道体形+反弧门”与“平底顶渐扩廊道体形+反弧门”的对比研究,通过阀门廊道段动水载荷特性及阀门启闭力特性等各项指标的综合对比得出,前者更适合于高水头船闸,但该廊道形式工程量较大,体形复杂,施工要求较高,后期检修维护较困难。综合各种因素,犍为船闸选用“平底顶渐扩廊道体形+反弧门”方案。     

富春江船闸扩建改造工程输水阀门水力学试验研究

富春江船闸扩建改造工程采用第二类分散输水系统。输水系统布置受到限制,新建船闸充水阀门上下游输水廊道在较短距离内存在连续的水平和垂直转弯,且阀门后廊道平顺段长度较短,阀门进出水流流态较为复杂。通过减压模型对输水阀门进行了试验研究;通过常压模型对新老输水系统衔接段进行了试验研究。试验结果表明:("平面渐扩"+"大衔接池")的新老输水系统衔接方案及"顶扩体型"的阀门段布置型式,辅以"门楣通气"工程措施后,廊道内的水流条件较好,空化噪声得到有效抑制,空化问题得到有效解决。     

柳江红花二线船闸阀门段廊道压力特性三维数值模拟*

工作阀门是船闸输水系统的咽喉，其性能直接影响船闸的安全高效运行。依托柳江红花二线船闸工程，建立了输水系统整体和阀门段廊道局部三维数学模型，通过对比闸室水位、输水流量及阀门段廊道非恒定压力过程线得出，相比局部三维模型，构建的整体三维模型能较好地模拟阀门后廊道压力变化过程。针对充水过程双边阀门连续开启和单边阀门连续开启进行计算发现，在满足设计输水时间的最不利工况下，阀门后廊道顶部未出现负压现象。计算方法可为船闸阀门水力学数值模拟借鉴参考，模拟成果可对类似工程的安全运行提供技术支撑。     

旁海船闸阀门水力特性与防空化技术研究*

旁海船闸输水阀门采用平板阀门形式,其工作水头达23.0 m,阀门顶初始淹没水深仅7.5 m,阀门水力学问题是该船闸水力设计较为关键的技术难题。通过物理模型试验研究,提出突扩廊道体型,优化阀门门体结构和门槽体型,探讨阀门段水力特性和空化特性。研究表明,在优化阀门门体结构和门槽形式的基础上,通过突扩廊道体型、门楣自然通气保护（必备措施）和跌坎强迫通气保护（储备措施）可有效解决该船闸平板阀门空化问题。     

三峡船闸阀门后压力的变化规律

本文依据三峡船闸(设中间渠道方案)输水系统水力学模型试验结果,分析阀门在不同开启情况下门后廊道顶部压力的变化情况,探讨阀门局部开启时门后水流收缩系数ε,以及恒定流与非恒定流在水力特性方面的差异。提出了恒定流与非恒定流的水流结构相吻合的开启时间。     

贵港二线船闸输水系统模型试验研究

本文以贵港二线船闸输水系统水工模型试验为依托,通过测定充、泄水阀门段廊道流态、阀门后廊道顶及侧面压力等充泄水廊道压力相关指标,研究发现原设计方案在充水过程中存在掺气现象,针对此问题提出相应的优化措施,并通过物理模型试验验证优化措施是可行的。     

省水船闸输水系统水力学研究综述*

在省水船闸工程建设和运行管理过程中，输水系统水力学问题是最为关注的内容之一。相较常规船闸，省水船闸输水操作过程更为复杂。在大量研究资料的基础上，系统论述省水船闸类型及水力特点、输水系统形式、阀门启闭方式以及输水水动力特性等，总结分析了各方面的研究成果与进展。今后可着重围绕以下几个方面开展深入研究：省水船闸分散输水系统支孔出流分配规律，双线船闸互通输水廊道形式、数量和截面类型，阀门启闭组合方式，省水船闸防咸效果等。     

柳江红花二线船闸输水系统布置与水力学模型试验研究

红花二线船闸是广西西江黄金水道首批重点建设项目,是提升柳江及西江通航能力、实现西江亿吨黄金水道的重要工程,其闸室规模与三峡船闸一致、工作水头近20 m、输水能量巨大。结合工程特点,选择了闸底长廊道侧支孔输水系统,设计了输水系统具体布置,并提出采用汇合廊道改善单边阀门运行输水流态的措施。通过比尺为1∶30的物理模型试验,对不同阀门运行工况下输水系统水力特性、闸室船舶停泊条件、进出水口水流条件等开展研究,推荐了使水力指标满足规范和设计要求的阀门开启方式。     

闸墙长廊道侧支孔船闸阀门运行方式优化试验研究

船闸阀门开启时间对闸室通航效率、输水廊道压力和闸室停泊条件等产生影响,针对阀门运行方式优化问题,采用物理模型试验对船闸进水口水位、阀门段输水廊道压力特性、闸室和下引航道内船舶系缆力等水力特性进行分析,结果表明：闸室和下引航道内前横、后横和纵向3个方向的船舶系缆力均随阀门开启时间增大而减小,且纵向船舶系缆力大于横向船舶系缆力。随着阀门开启时间增加,充水时阀门段输水廊道压力先减小后增大,泄水时则逐渐增大。综合考虑当阀门开启时间为6 min时船闸整体运行效果较好,该成果可为实际船闸运行提供技术支撑。     

碾盘山船闸输水系统设计与试验研究

碾盘山船闸等级为Ⅲ级,最大设计水头14.2 m,属于中水头大型船闸,根据类似工程相关经验,船闸采用闸墙长廊道侧支孔分散输水系统,推荐阀门开启时间为6 min,输水系统以及阀门开启时间选用是否合理直接影响水流及船舶停泊条件。通过水力特性计算并结合1:15物理模型,对输水系统水力特性、廊道压力、闸室停泊条件进行分析。结果表明,碾盘山船闸采用闸墙长廊道侧支孔输水系统是合理的,设计的阀门开启时间下各项输水水力特征指标均能满足设计和规范要求。     

草街船闸廊道顶掺气对提高廊道压力研究

本文结合嘉陵江草街船闸水力学模型试验研究成果,阐述了在阀门以不同速率开启的过程中阀门后廊道压力的变化情况,并重点研究了阀门后廊道突扩体顶通气对减小廊道压力,防止廊道发生空蚀、空化的作用,其成果可供类似船闸解决空蚀空化问题提供借鉴和参考。     

三峡船闸紧急关阀工况输水阀门工作条件原型观测*

输水阀门是船闸输水系统的关键部位,运行过程中受水动力荷载显著,极易诱发空化、振动,威胁阀门的安全运行。阀门在开启过程中遇紧急情况需动水关闭时,廊道水流呈现负水击波特性,门前压力迅速上升,而门后压力陡降,阀门工作条件恶化。通过现场原型观测,监测了三峡船闸北4闸首输水阀门在紧急关闭时的工作特性,包括流量和门井水位变化,阀门空化、流激振动及启闭力特性,分析了阀门在动水关阀时所承受的最大作用水头响应规律。结果表明：三峡船闸输水阀门在紧急关闭工况下,工作条件安全可靠。     

七星墩船闸输水系统布置及优化

七星墩船闸是北江上延工程武江航道的重要节点工程，其有效尺度为190 m×23 m×4.5 m(长×宽×门槛水深),设计水头7.5 m。结合枢纽总体布置，按照规范要求，确定船闸采用闸墙长廊道侧支孔分散输水系统形式。输水系统模型试验表明，原设计方案的船闸输水系统存在泄水阀门后廊道压力偏低、进水口可见持续的吸气型漩涡、出水口附近局部壅高等不良水力现象。综合研究船闸整体及输水系统布置形式，并结合试验各项水力特性指标，提出将船闸泄水阀门段降低、进水口格栅布置优化、出水口处消力槛调整等优化措施。优化后的船闸输水系统各输水水力特性指标均达到预期目标和要求。     

江苏省京杭运河二线船闸输水性能的分析研究

介绍江苏省京杭运河皂河、泗阳、淮阴、淮安及施桥五座二级船闸原型实测水力特性，分析计算设计条件下各座船闸的输水性能，并对船闸输水系统选型和消能布置设计、输水效率有廊道断面、设计条件和阀门开启速度，以及船闸运行管理等四个方面的问题进行分析讨论。     

红岩子船闸输水系统优化设计

船闸侧墙廊道闸室明沟消能工布置及消能效果的优劣,直接影响闸室内船舶所受系缆力大小及停泊安全。依托红岩子船闸输水系统水工模型试验研究,探讨筛孔式消能工及通过增加顶盖板优化设计的方案在中高水头分散式输水船闸中的应用效果,通过测定闸室充、泄水水力特性,输水廊道压力及船舶停泊条件等各项指标,发现优化设计方案在船舶停泊条件方面具备更优的性能,同时提出船闸阀门开启方式的运行方案。     

船闸闸墙长廊道侧支孔水动力研究

闸墙长廊道侧支孔输水系统广泛应用于中水头船闸,研究支孔出流特性对改善闸室水流条件具有重要意义。建立了船闸闸墙长廊道侧支孔整体输水系统三维紊流数学模型,采用动网格技术及用户自定义二次开发(UDF)模拟平面输水阀门开启过程,利用物模实测的闸室水位、输水流量验证数学模型,分析船闸灌水过程中侧支孔流态、流速及流量分配随输水时间的动态变化规律。研究表明:侧支孔的流速、流量、射流长度随输水时间呈先增大后减小的趋势,上下游支孔间的流速差异呈现先减小后增大的趋势。     

船闸闸底三支廊道顶缝出水输水系统研究

研究闸底三支廊道的输水条件，测试闸底三支廊道顶缝出水输水系统在不同水级时船闸的水力特性，闸室内水流条件，闸室内船舶停泊条件以及不同水级在不同阀门开启工况下，输水廊道压力的变化情况。