可发电船闸的输水系统特性数值分析

针对中低水头下的局部分散式输水系统,考虑在输水廊道中安装水轮机进行水流能量利用,运用Fluent软件进行模拟仿真,建立引航道、输水廊道和闸室的三维数值模型,并在建模中考虑水轮机的影响,使用VOF模型和RNG K-Epsilon模型对船闸一次灌水过程中引航道、输水廊道和闸室内流场进行数值模拟。重点对比安装水轮机与否的两种情况下,输水廊道和附近闸室内流速分布,及其模拟结果导出的水力曲线的异同,研究输水廊道水头利用对船闸灌水、闸室停泊条件等方面产生的影响。研究结果对船闸输水廊道水头利用的研究具有指导性意义。     

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。     

闸底长廊道顶缝出水输水系统研究

通过闸底长廊道顶缝输水系统和闸底长廊道侧向短支孔输水系统的对比试验,研究闸底长廊道顶缝出水输水系统的特点,说明闸底长廊道顶缝输水系统具有减小输水系统的阻力系数、缩短输水时间、改善闸室停泊条件、减少闸室悬移质的淤积、简化输水系统的施工难度等优势,并预测了其应用前景,供设计和科研单位参考。     

西江航运干线桂平二线船闸闸底长廊道输水系统水力学模型实验研究

在进行西江航运干线桂平二线船闸闸底长廊道输水系统布置和水力分析的基础上,建立了1:30输水系统整体物理模型,重点研究了34 m宽闸室单根主廊道的闸室水流条件和船舶系缆力.实验研究表明:输水水力特性满足相关规范要求,且设计值与模型实验值吻合较好,经过调整后的闸室出水布置可以满足闸室停泊条件要求,实验达到了预期的目标.     

集中输水系统船闸阀门缓变速开启方式的研究

集中输水系统船闸阀门缓变速开启方式可以有效利用阀门廊道断面尺寸进行输水,从而缩短闸室输水时间。文中结合工程试验研究,介绍了其设计原则及初步研究成果。试验表明,20级变速开启的充水时间可较匀速开启缩短15%左右,而闸室船舶的系缆力仍可满足规范要求。     

船闸闸底长廊道侧支孔输水系统研究进展*

闸底长廊道侧支孔输水系统属于一种典型的船闸分散输水系统,在中、高水头船闸工程中应用广泛。在其设计和建设过程中,支孔布置形式、明沟消能设施、闸室船舶系缆力以及阀门空蚀空化等是必须考虑的关键水动力学问题,直接影响输水系统的工作效率和闸室停泊条件。发展至今,已取得了一些研究成果,但同时还存在许多技术难题。本文基于国内外大量研究资料,从上述方面对闸底长廊道侧支孔输水系统进行系统阐述与分析,并提出下一阶段需要研究的重点问题,以期为后续研究提供参考。     

中水头船闸输水系统优化试验研究

以某船闸改建工程为背景,通过建立1:30船闸输水系统整体物理模型,研究中水头闸底长廊道侧支孔船闸输水系统优化布置方案。模型试验表明,设计方案下的船闸输水系统存在输水效率低、闸室横向水流分布不均及进水口出现串状吸气旋涡三方面影响船闸输水系统安全、高效运行的问题。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,提出通过增大输水廊道尺度、沟通闸室两侧主廊道及消除上游引航道与进水口之间的高程突变的优化措施,有效提高了船闸的输水效率、改善了船闸进水口及闸室内水流条件。经过优化后的船闸输水系统可以满足规范、设计要求,各输水水力特性指标均达到预期的设计目标和要求。     

船闸闸室横支廊道布置及水流特性研究

船闸闸墙长廊道闸室中部横支廊道输水系统可以较好地适应中高水头、闸室尺度大及闸室长宽比小等船闸特点,但如何使闸室纵、横向水流分布均匀一直是此类型输水系统需要解决的关键技术难题。本文针对闸室中部横支廊道群及单根横支廊道,分别建立了两座不同比尺的局部物理模型,重点从横支廊道进口布置、首末端断面面积比、侧支孔尺寸特征、消能方式等方面,研究了横支廊道布置及水流分布特性,提出了相关布置要点及一般布置原则,并通过整体模型船舶系缆力试验验证了闸室停泊条件。结果表明,提出的闸室中部横支廊道布置是合适的,充水时闸室纵横向水流分布基本均匀,船舶系缆力满足规范要求。     

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。     

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。     

灵璧船闸输水系统布置及水力计算

灵璧船闸是新汴河复航工程中的重要节点,其规模较大、水力指标较高。根据新汴河复航工程的特点及船闸总体布置,按照《船闸输水系统设计规范》要求,研究确定了灵璧船闸采用短廊道集中输水系统形式,计算了输水阀门处廊道断面的面积,提出了具体的输水系统布置,确定输水阀门开启方式,并采用船闸输水过程数学模型计算闸室输水水力特性。研究成果表明：提出的输水系统布置和确定的输水阀门开启方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求,能够达到预期的设计目标。     

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。     

桂平二线船闸输水系统与闸室墙结构方案研究

桂平航运枢纽二线船闸设计水头为10.5m,输水系统类型为侧墙长廊道短支孔分散输水系统。船闸区上覆地层为第四系冲积的粘土,闸首闸室基础均置于石灰岩地基上,岩石完整性相对较好,因此具备采用衡重式或混合衬砌式闸室墙结构的条件。经充分比较,采用闸底长廊道输水系统、混合衬砌式闸室墙结构的方案,船闸充、泄水时间均可控制在10min以内,闸室内泊稳条件良好,达到了优化方案节省开挖量和混凝土工程量的目的。     

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。     

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。     

大顶子山船闸输水系统设计的演变

大顶子山船闸输水系统曾进行了集中输水，闸墙长廊道侧短支孔输水闸墙长廊道闸室长度1/4与3／4横支廊道倒口输水3个方案的设计，并分别进行了水力学模型试验和水力计算分析。根据试验成果和计算分析来看输水系统设计的演变，是有现实意义的。     

瓯江三溪口船闸输水系统布置及水力学模型试验

三溪口船闸设计水力指标较高,闸室为非标准闸室,输水系统布置受限制因素较多,采用集中输水系统的难度较大。分析了不同消能方式的特点,提出了适合该船闸的格栅帷墙消能室与消力池相结合的消能布置形式,计算了输水系统各部位的尺寸及具体布置;通过1∶20的物理模型试验研究,得到了输水水力特性、闸室流速分布、闸室船舶停泊条件、廊道压力特性以及进出水口水流条件,并提出了相关改善措施,确定了充、泄水阀门开启方式、闸室镇静段长度及下闸首消能室内的挑流坎尺寸。提出的输水系统布置及消能工形式较好地适应了三溪口船闸的工程特点,解决了相关输水系统布置难题,试验成果满足规范及设计要求。     

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。     

葛洲坝船闸输水廊道平板检修门漏水原因及对策

船闸输水廊道是完成闸室充泄水的主要设备设施。为满足船闸排干检修需要,葛洲坝船闸在输水廊道设有平板检修门,落放后可以临时挡水,再通过抽排水实现闸室或阀门井的排干检修。因此,平板检修门落放后的止水效果异常重要,它直接关系到船闸停航检修时间。以葛洲坝船闸输水廊道平板检修门落放后的漏水问题为研究对象,分析导致漏水的原因,提出门体落放及工艺改进建议和措施,为今后门体的改造、落放及检测工艺改进等提供参考。     

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。