2×1000 吨级水力式升船机布置及运行特性仿真分析*

水力式升船机是我国发明的一种新型升船机，尤其适合大吨级、大水位变幅的升船机建设，具有广阔的应用前景。依托岩滩扩能工程，提出2×1 000吨级水力式升船机的总体布置形式，创新了水力驱动系统，在保证塔柱结构稳定性的前提下，改善竖井水流条件，保障平衡重同步、稳定升降，并利用一维数学模型计算分析船厢运行特性。计算结果表明，千吨级水力式升船机的设计合理、可行，可为类似工程提供参考。     

景洪升船机上游对接流程优化

对接流程优化是提高升船机运行效率的重要手段。针对景洪水力式升船机上游对接机构的工作特点,通过理论计算确定上游对接流程的控制线路,提出对接优化方案,在原型观测中考察上游对接流程优化方案的安全性、论证流程优化效果,并提出景洪升船机上游对接效率最优化的实现方法。结果表明,现有条件下,景洪升船机上游对接流程优化后,上游对接时间节省约25%,解除对接时间节省约20%,显著提高升船机整体运行效率。     

高水头船闸阀门顶止水安装变形试验与数值模拟

针对高水头船闸反弧门顶止水安装变形的问题,采用止水切片试验和数值模拟相结合的方法,研究半圆头型止水在不同安装荷载作用下的变形轮廓、位移变形、头部凸起和接触宽度等安装变形规律及等效应力分布规律.结果表明,基于力学试验获得原型材料参数和接触力学计算理论,止水变形数值模拟结果与1∶1切片试验结果吻合较好;随着安装扭矩增大,止水半圆形头部凸起高度近似线性增大,胸墙处止水接触宽度呈非线性变化趋势;止水头部与压板、座板接触边界位置应力梯度最大,是止水最易发生损坏的部位.     

单级省水船闸水级计算和影响因素探讨*

省水池水位高程及工作水头计算是省水船闸水级计算的重要内容，影响因素众多。推导建立了综合船闸总水头、上下游水位变化、省水池数量和面积、剩余水头等因素的单级省水船闸省水池水位和作用水头计算公式。根据公式分析了上下游水位变幅、省水池级数和省水池面积等对省水池水位高程和作用水头的影响。最后结合某60 m单级船闸，计算对比不同方案各级省水池水位和作用水头，提出了合理的水级划分方案。     

景洪升船机下游引航道口门区通航水流条件观测研究*

针对通航建筑物下游引航道口门区复杂流场的现场观测难题，发明了高精度的水流流速、流场测试方法，准确获得不同流量工况下景洪升船机下游引航道口门区的横向、纵向及回流流速，揭示带透水导墙的引航道口门区流场结构特征，为升船机船舶通航安全评价、航路航法优化等通航管理提供重要依据；并将原型观测与模型试验结果进行对比分析，针对通航水流条件模型试验及船舶通航安全评估提出建议，可为相关研究提供参考。     

反弧门顶止水窄缝射流水动力特性试验研究*

高水头船闸反弧门顶止水频繁损坏已成为影响船闸运行可靠度的主要问题,开展顶止水工作状态下水动力特性研究十分必要。采用顶止水1:1切片试验装置,开展反弧门小开度运行时顶止水窄缝射流水动力学试验研究,揭示顶止水窄缝射流空化发生发展过程、止水表面动水时均压力分布规律和脉动压力能量分布特征。结果表明,窄缝射流空化在顶止水下表面产生20~80 Hz的高频压力脉动,易引起柔性止水大变形失稳,是阀门开启初期发生冲击性振动的原因。     

船闸输水系统单明沟与消力槛联合布置的消能特性*

针对船闸闸底长廊道单明沟消能问题,结合广西左江山秀二线船闸工程,建立闸底长廊道侧支孔输水系统三维紊流数学模型,对闸室充水过程进行三维数值模拟。对原设计方案以及3个优化方案的闸室内部流场分布、流速分布均匀度、剩余比能等参数进行对比分析。结果表明,在明沟内增设一道消力槛可显著提高消能效果。优化方案的剩余比能和流速分布均匀度的量值在消力槛高度达到1.2 m后仍存在下降,但整体上降幅减缓,说明消力槛高度达到1.2 m后消能效果的改善空间不大。     

60米级省水船闸输水阀门段空化特性及防空化措施

通过恒定流减压箱模型试验,针对60米级省水船闸充、泄水阀门段的空化特性进行研究。明确了阀门段空化源,计算不同开度的空化数,获得空化范围、空化形态和空化强度,并提出掺气减蚀的防空化措施,推荐了合理的掺气量。试验结果表明,采用阀门门楣自然通气能抑制门楣及底缘空化、采用阀后突扩体跌坎强迫通气措施能充分抑制跌坎和升坎空化,两项通气措施相结合能够有效解决60米级省水船闸充、泄水阀门段的空化问题。     

高水头船闸输水阀门启闭力特性研究

高水头船闸输水阀门在运行过程中受水动力荷载作用影响,工作条件非常复杂,直接影响阀门的启闭力。由于阀门启闭力是决定启闭机容量和阀门自重的关键设计参数,因此有必要开展专门研究。1)针对反弧门形式,分析了阀门启闭速率、阀后廊道体型、阀门作用水头对启闭力的影响。2)通过改变阀门门型、底缘形状、支臂包护方式等形状系数,研究阀门的形状阻力对阀门动水启闭力的影响,获得相关规律。3)采用三峡船闸阀门启闭力原型观测数据对模型试验值进行验证,两者结果吻合度较好,三峡船闸输水阀门启闭机容量和阀门自重可以满足动水开启和关闭的要求。     

微弯河段航电枢纽引航道口门区凸岸布置

弯曲河段上航电枢纽通航建筑物通常面临河谷狭窄、河道多弯、弯道过渡段短等问题。广西邕宁水利枢纽位于全国水运主通道之一的西江黄金水道上,设计通航标准为Ⅰ级。该枢纽船闸引航道口门区布置受凸岸以及直线段较短制约,难度较大。针对坝址河段的特点和枢纽设计通航要求,研究了枢纽整体运行水力特性,优化了坝址位置;同时结合曲线进闸、直线出闸引航道尺度优化和隔流堤堤头透水体型优化,使得上下游引航道口门区的水流条件均能满足20 a一遇以下通航流量要求,达到了设计目标,解决了该枢纽的整体通航布置问题。