收缩水深计算方法

<正>泄水建筑物或跌坎下游水流的收缩断面是分析下泄水流与下游渠道中水流衔接形式的控制断面,其收缩水深则是水利工程或给水排水工程中消能工设计的重要参数。由于表征水流运动规律的能量关系式是关于收缩水深的高次方程,使得计算者不得不依赖于试算法或查图法,显然因为低效,又相继出现了优选法、迭代法、经验公式等;笔者在此介绍三个具有足够精度的计算公式,以利更加简捷地求解梯形、三角形及矩形断面水流的收缩水深。     

深隧排水折板型竖井泄流消能的试验研究

针对深隧排水系统竖井泄流过程中高速气-水两相流动特性进行了水力模型试验研究，观测竖井内水流下泄过程中的型态，分析最大泄流量与折板间距的关系，计算不同工况下的竖井消能率，并揭示折板型竖井在泄流过程中的消能机理. 试验结果表明:竖井在泄流过程中存在3种水流型态:撞壁受限流、临界流和自由跌水流；泄流过程中水跃是水流在折板上消能的主要原因，水流流至井底与反向流体互相撞击破碎使竖井达到最终消能的目的；当竖井直径D = 0.4 m、折板间距d介于16.02～24.56 cm时，竖井最大泄流量介于（8.7～14.7） × 10?3 m3/s，且d与最大泄流量Q_m存在线性关系；根据能量守恒定律推导出消能率公式，得到d = 19.4 cm、倾角θ = 10° 时的竖井消能率为最优；竖井盖板开孔直径 Ф 对竖井顶部压强的影响较大，当 Ф ≥ 4 cm时，竖井顶部相对压强基本为0，并且具有一定倾角的折板有利于加速竖井的泄流过程；上、中、下折板冲击力（F_u、F_m、F_d）呈现F_u > F_m > F_d 的分布规律，上、中、下折板最大面荷载分别为42.8、30.7、22.8 kN/m2. 深隧排水折板型竖井最佳泄流量和最优消能率的试验研究成果对深隧竖井工程的设计与运行提供了一定参考价值.      

凤凰山水电站溢洪道消能结构优化设计研究

凤凰山水电站位于山区转平原入口的冲积扇上,枢纽消能防冲的方案设计关系到建筑物的安全和下游河床河岸的稳定。为改善其消能段的水流流态,提高效能效率,通过整体水工模型试验,在原设计方案的基础上,对消能段结构进行优化。实际效果表明,推荐方案下消能段水流流态有了明显改善,下泄水流能够平顺地与天然河床相衔接,水流流态平顺,河势稳定,满足工程设计和施工的要求。     

船闸短廊道格栅消能室消能特性研究

针对带格栅消能室的船闸短廊道头部输水系统,建立了整体输水系统三维模型;通过RNG k~ε双方程紊流模型,廊道工作阀门的开启过程利用动网格技术,并结合自由水面处理技术的VOF法,对船闸正常运行工况的灌水全过程进行了三维流动动态仿真研究。以试验观测得到的水位、流量和流速过程线,验证了数学模型和数值方法。根据消能率和闸室自由水面紊动能总量,分析了格栅消能室的消能效果;依据紊动能、紊动耗散率及流速分布揭示了消能机理。结果表明:格栅消能室可消耗90%以上的水流能量,且主要的能量消耗发生在消能室内大量水流能量的交换过程中。     

基于高精度Boussinesq方程模拟垂直挡板波浪爬升现象

基于高精度速度势Boussinesq方程建立了三维数值波浪水池。在造波区域采用流函数理论生成线性及非线性波浪,消波区域采用人工阻尼函数进行消波。数值水池试验区段采用有限差分方法计算Boussinesq方程中空间导数,并基于四阶龙格库塔方法进行时间步进模拟波浪传播和衍化过程。本文对波浪传播至垂直挡板后反射叠加过程进行数值模拟并与文献结果进行对比验证分析。数值计算结果表明波浪的非线性对于爬升高度具有显著影响。     

基于FLUENT的急流槽消能池消能率分析

利用Gambit对急流槽消能设施进行三维模拟,并采用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对三维急流槽消能池模型进行数值模拟,分析不同尺寸的急流槽消能池面对不同入水角以及不同的入口水流速度的初始条件下消能率的情况,可为公路工程中急流槽消能池的设计提供一定的参考.     

消滩水力指标确定方法

为寻求可直接计算消滩水力指标确定方法,从船舶有效功率与滩上水流功率对比的角度提出了功率法,并通过理论分析与滩段概化模型的船模上滩试验进行了验算。结果发现船舶自航上滩时其有效功率大于水流功率,并随对岸航速的增加,大于的幅度越大;船舶不能自航上滩时,其有效功率小于水流功率。可见,与其他确定方法相比,功率法可以通过滩段的水力条件和不同船型的性能资料直接计算消滩水力指标,满足航运发展的远期设计需要,可推广应用于急流滩险的航道整治工程设计。     

A合同段简介

国道集锡、鹤大公路通化市统越线一级公路位于通化市城区西南部，全长9.935Km，采用平原微丘一级公路标准，计算行车速度约100Km／h，路基宽度约25．50m，总投资4．139亿元。     

低坝枢纽宽尾墩消能效果研究

结合鱼剑口电站坝下消能防冲试验研究成果,对低坝枢纽宽尾墩的水流特点、掺气特性、宽尾墩对大坝泄流能力和坝面压力的影响以及宽尾墩的消能效果等问题进行了初步探讨,提出了合理地使用宽尾墩结合辅助消能设施可有效地解决坝下覆盖层深,地质条件差,抗冲能力弱的低坝枢纽的消能防冲问题,从而为具有低水头,大单宽流量,低佛氏数特点的低坝枢纽泄洪消能开辟了一条新途径,可供有关低坝枢纽设计与试验工作者借鉴与参考     

富春江船闸扩建改造工程闸、阀门液压启闭机设计特点

富春江船闸是我国首座保留原有船闸建筑物， 在其下游新建一座Ⅳ级标准船闸的碍航船闸的扩建改造工程， 通过对老船闸的加固及改造利用， 老船闸作为新建船闸的引航道， 同时作为新建船闸输水系统的组成部分。 最大设计水头差 20.21m， 经南科院水力模型试验表明， 充、 泄水阀门的开启方式决定老闸上闸首口门水跌和闸室水流流速的大小， 对船闸运行的安全性有很大的影响， 因此液压启闭机的设计必须按照闸、 阀门运行特性曲线的要求进行， 文章通过对电比例泵、 电比例阀及两位两通电磁换向阀回路在无级变速、 液压系统同步控制、 可靠性及经济型等方面进行充分比选， 得出电比例泵最适合通航闸、 阀门的运行要求。     

Comparison on hydraulic characteristics between orifice plate and plug

Orifice plate energy dissipater as well as plug energy dissipater, as a kind of effective energy dissipater with characteristics of simple structure, convenient construction and high energy dissipation ratio, has become welcomed more and more by hydraulics researchers. The two kinds of energy dissipaters with sudden reduction and sudden enlargement forms are similar in energy dissipation mechanism, but there are differences in energy dissipation characteristics and cavitation characteristics. In the present paper, the differences between orifice plate and plug in energy loss coefficient, relating to their energy dissipation ratio, in the backflow region length, relating to their energy loss coefficient, and in the lowest wall pressure coefficient, relating to their cavitations risk, were analyzed by numerical simulations and physical experiment, and their features in above three aspects were also revealed. The results of research in the present paper demonstrate that the backflow region length of orifice plate is longer than that of plug at the same contraction ratio, the lowest wall pressure coefficient of plug is smaller than that of orifice plate at the same contraction ratio, and the energy loss coefficient of orifice plate is bigger than that of plug, which illustrates that plug is superior to orifice plate in resistance cavitation damage at the same contraction ratio.     

城市道路等效通行能力调查分析方法

给出了等效通行能力调查分析的详细过程,并对调查道路选择和数据分析方法等一些关键环节进行了深入讨论,指出调查道路长度至少应在800 m以上,条件允许时应在1 200 m以上,数据分析可采用线性的Greenshields密度–速度关系模型进行.     

刘家沟水电站水工模型试验研究

通过对刘家沟水电站水工模型的优化试验,发现溢洪道进水渠右导墙体型采用两圆弧+直线段结构能够较好的解决泄流流态问题,而消能形式采用泄槽出口平台设T型墩+岸坡分散水流+平台挑射出流的联合结构亦能够达到令人满意的消能效果.     

尾部隔板影响圆柱绕流场的二维层流数值模拟

为了探讨尾部隔板对圆柱绕流场的影响,采用有限体积法、非结构化网格和层流模型求解二维不可压缩N-S方程.在雷诺数为200的条件下,对背流面沿流动方向的对称线上,带薄板的圆柱绕流场进行了数值模拟,得到了流场速度云图、斯特劳哈尔数及平均阻力系数随隔板长度的变化情况.研究结果表明:在圆柱尾部加入的隔板能有效改善旋涡的脱落情况,削弱尾迹区的能量耗散,同时降低绕流的斯特劳哈尔数.在板长与圆柱直径比为L/D≥7的情况下,加入的隔板使圆柱尾部的旋涡被拉伸为扁平结构并限定在隔板两侧,在扁平对涡的外侧形成类似流线型的流场结构;尾部的隔板也使绕流的阻力系数呈现下降的趋势,当L/D=7时,平均阻力系数下降了约40%.      

边壁剪切流若干特性研究

分析了壁面剪切流的流动特性及计算内部能量间的分配关系,研究了层流、湍流的流动特性和层流到湍流转捩的特点,讨论了剪切流的一般机理。指出能量传递和不同阶段的不同结构有关,能量耗散和扩散与共振和锁频密切相联系。研究表明,湍流从本质上看是一种局部现象并且具有对称破缺的特性。     

钻根水利枢纽工程消能防冲试验研究

消能防冲的设计是值得重视的问题,它关系到建筑物的安全及下游河床河岸的稳定。闸下冲刷破坏较普遍,消能防冲设计条件选择不当是原因之一。通过1∶50的水工整体模型试验,对钻根枢纽泄洪冲沙闸的布置进行了深入的试验研究,不仅较好地解决了泄洪消能问题,简化了结构布置,而且节省了工程量,改善了流态和冲坑形态。     

车辆通风式制动盘内部通道对流换热研究综述

总结了通风式制动盘内部通道对流换热的研究成果,从内部通道的质量流量、对流换热系数和有效散热表面积三方面,分析了不同结构设计对制动盘内部通道换热的影响;从解析法、数值分析法和试验测试法三方面,综述了国内外在对流换热分析和检测方法的研究概况。研究结果表明:在径向叶片制动盘通道内,主要存在2种流动方式,由紧邻叶片吸力侧气流分离引起的回流和在径向通道内部旋转的二次流,抑制回流区的形成可以提高泵送空气质量流量,使通道内的温度分布更加均匀,二次流将促进通道间的空气混合流动和湍流的发展,加强局部剪切应力,改善制动盘散热性能;综合应用射流冲击强化方式(多束流、旋流和多方向射流等)、高孔隙率和类柱状结构优化设计也能够改变流体在通道中的流动状态,这些措施都会使得通道内流体扰动增大,热边界层变薄,壁面附近的速度梯度增大,有效提高了制动盘的对流换热系数,增强了散热能力;采用解析法和数值分析法得到的结果具有很强的理论参考价值,而采用试验测试法所获得的结果更加接近制动盘实际内部温度和气体流速的变化,因此,若能将三者无缝结合,实现优势互补,则最具有科学研究价值;在对高速车辆制动盘结构进行优化设计时,为了获得最大的散热效率,往往忽略了通道内摩擦压降和流动阻力,因此,如何平衡散热与摩擦压降、流动阻力之间的关系,还需进一步深入探索与研究。      

城市四交叉路口交通引导仿真系统

基于城市道路交通的拥挤和阻塞主要表现在若干个交叉路口的事实，提出了以四交叉路口为对象的交通引导仿真系统模型框架，并讨论了实际选取交叉路口应考虑的三个方面的因素。如果把每个交叉路口的车流看作排队事件，不同交叉路口的车流事件会发生冲突。轮询各个交叉路口的车流排队事件，用事件驱动状态转移与专家系统技术相结合的方法来疏解事件冲突，做出调整交通引导的决策。同时给出了仿真系统模型的目标、功能以及交叉口、车道、信号相位、信号周期等系统状态的描述。