某电站分洪渠泄流能力数值模拟研究

本文基于Flow-3D软件,采用RNG湍流模型,对某水电站两种分洪渠设计方案进行了数值模拟。比较分析了不同洪水频率时,两种方案的电站坝前水位,单位时间泄流量以及不同位置流速流态分布特性。结果表明,当洪水频率p=5%时,两种方法流速流态以及泄流能力均相近,随着来流量减小,钢闸坝方案的泄流能力更加显著。     

曹娥江清风枢纽船闸闸下流态研究

曹娥江新建清风枢纽船闸东侧将原翻板闸拆除,改建为10孔泄水闸,泄水闸东侧为清风枢纽电站,船闸下游河道缩窄导致泄水闸和电站下泄水流对船闸下游引航道流态造成不利影响。采用整体物理模型试验研究不同流量和泄水闸开启方式对船闸下游引航道的影响。试验表明：当河道流量大于850 m3/s时,无论采用何种泄水闸开启方式都无法使船闸下游引航道流速满足规范要求;当河道流量小于850 m3/s时,采用所有闸门均匀开启的方式均有利于减弱泄水闸下游回流强度,同时使引航道流速满足规范要求。     

从江航电枢纽泄水闸开启方式优化研究

利用从江航电枢纽整体物理模型,研究986 m3/s、1 536 m3/s和3 200 m3/s等三级控泄流量时,闸门开启高度、闸门开启顺序对枢纽下游水流条件的影响。重点分析观测的各方案枢纽坝下流速流态和下游船闸口门区及连接段的表面流速,得出该流量级泄水闸开启的优化方式。流量较小时,泄流闸开启孔位对下游河道水流条件有较为明显的影响;当流量较大时,泄水闸开启孔数增多,相应孔位的不同对下游河道水流条件影响作用减弱。在控泄流量时,泄水闸开启以分散开启或全开方式较好;既便小流量时,因电站出流的影响,泄流闸也宜采用分散开启方式。     

平面二维数学模型在山区河道水电站工程中的应用

采用平面二维数学模型数值模拟了20年一遇洪水条件下电站工程修建前后山区河道内水位和流速的变化情况。数值模拟结果表明电站工程修建后,在设计洪水条件下,河道内的水位变幅不大,流速分布平稳。通过下游消能防冲设施处理后,工程的修建对河势稳定影响较小。     

浅析黑河塘水电站减脱水河段内流态分布特征

采用一维恒定流水面线计算程序和三维k-ε紊流数学模型数值模拟了多年平均流量下和下泄生态流量时黑河塘电站减水河段内水位和流速的变化情况。数值模拟结果表明电站工程修建后,减脱水河段内水位大幅减少,流速变化范围变窄,会对河道内水生生物及鱼类造成一定的影响,为保护河道内的水生生物,下泄一定量的生态流量是必要的。     

湘江大源渡航电枢纽增建鱼道进口布置及优化研究

鱼道的设计中,进口布置的好坏直接影响过鱼效果。研究以湘江大源渡航电枢纽增建鱼道工程为例,通过分析过鱼对象与时段、鱼道类型及枢纽调度方式,对增建鱼道提出两个布置方案。采用SMS-RMA2模型建立沿水深平均的平面二维水动力数学模型,计算了不同流量下两种方案对进口流速条件的满足情况,并对两种方案进水口布置位置的优劣进行对比,讨论了不同调试运行方式下两种方案的过鱼能力。研究结果表明,方案一进口流速在大多数流量下无法满足最佳流速0.2~1.3m/s要求,而方案二进口流速能满足各种工况流量下的最佳过鱼流速要求,但却在大多数流量情况下呈现不出"进口"的实际意义。在此基础上,为避免过鱼对象找不到鱼道进口,本文提出了两点优化措施,可对类似工程尤其是增建鱼道工程具有一定的借鉴意义。     

试验水池造流剖面数值仿真

为评估试验水池造流剖面流速分布，采用计算流体力学(CFD)软件对试验水池主体的造流剖面进行二维模拟和三维模拟。结果显示，射流倾角与流道高度对试验区水流流态具有关键性的影响。分层开启流道和不同流量配比工况可分段满足工艺指标要求的流切变，且横向水流的偏差不大于10.0%。二维模拟和三维模拟的结果存在一定差异，但整体趋势基本相同。因此，二维模拟可用于前期方案优化。     

基于鱼类分布与水力特性的鱼道进口布置方案比选

鱼道进口布置方式直接影响鱼道的诱鱼效果和过鱼效率。以临淮岗枢纽为例,通过构建二维宽浅河道水流流场数值模型,对典型工况下枢纽下游河道流场进行精细模拟,并结合河段鱼类分布的水声学调查结果,对3种不同鱼道进口布置方案进行比选。结果表明：临淮岗闸门下游左右岸流速满足鱼类适宜条件,且靠近鱼类聚集区域,均满足鱼道进口布置条件,可综合考虑经济效益、施工难度、工程安全性等确定布置方案,并建议相应调整闸门运行方案。     

界牌鱼道进口水力特性数值模拟与优化

以界牌枢纽鱼道工程为例,结合鱼类生态水力特性和平面二维水动力数学模型对界牌枢纽下游河道进行数值模拟,分析电站机组、泄水闸控泄等多重复杂调度方式下的鱼道进口水力特性,并进行方案优化。结果表明,在原设计方案下,新、老电站组合工况下的鱼道进口流速过大,超过鱼类顺利上溯的水力限值;当鱼道进口段附近的电站出水渠进行适当扩宽后,鱼道进口附近水流流速均满足设计要求,在此基础上,进一步将原设计尾水出口左侧的高程开挖使得鱼道进口上移,以此实现鱼道进口良好的上溯条件。     

小溪滩枢纽下游导流堤布置及形式优化

针对小溪滩电站建成后枢纽调度、人工采砂等因素引起枢纽下游河道水沙特征、河道水位和流量发生改变的问题,结合引航道导流堤工程布置,进行变化地形条件下的枢纽下游通航水流条件分析与复核研究。采用数值模拟的方法,建立枢纽下游二维水动力数值模拟模型,对导流堤布置形式、尺寸参数等进行优化,通过多方案数值计算和成果对比分析,提出枢纽下游引航道导流堤建议布置方案,既满足变化地形条件下的通航水流条件要求,又降低了原设计方案对河道行洪能力的影响。     

赣江尾闾主支泄水闸工作闸门选型及水力学模型试验

赣江尾闾综合整治工程为大（2）型水利工程,主支枢纽常规孔泄水闸孔口尺寸大且泄水工况复杂,经比选采用下卧式弧门及液压启闭机方案。在此基础上建立水力学模型,模拟分析了不同工况下闸门运行情况,为闸门安全运行提供了理论基础。此研究成果可为大型弧形闸门的选型设计提供一定的借鉴与参考。     

连云港港航道扩建工程防波堤方案研究

分别对连云港港30万吨级航道扩建工程的两种有防波堤方案及无防波堤方案进行了工程前后平面二维潮流泥沙的数值模拟.利用窦国仁悬沙不平衡输沙方程及河床变形方程式,进行了正常天气和台风天气下的航道底部淤积计算,比较分析了3种方案对航道淤积的影响.模拟和计算结果表明,有防波堤方案1在防浪挡沙方面要优于其它两个方案,是较为合理的防波堤布置方式.     

基于体积力的海水自流循环系统流速确定方法

[目的]为优化和比较海水自流循环系统中关键部件的多种设计方案,需建立一种能对自流循环系统流量进行快速计算的方法。[方法]采用RANS方法结合SST k-ω湍流模型开展某艇海水自流循环系统的数值模拟。用体积力代替主要部件进行数值分析,提出一种利用系统特性曲线与部件性能曲线求交点的方法确定海水自流循环系统的流速点。[结果]通过比较体积力法与部件实体加艇体的联合计算方法得到的工况点,验证了体积力法计算的准确性,从而确定了海水自流循环系统的流速;体积力法较实体联合计算法更简便、计算量更小,更适用于系统部件的多方案仿真分析。[结论]体积力法可简化数值仿真计算,可为预报实艇海水自流循环系统的流速和流量提供参考。     

规则波下码头面板底部冲击压强分布数值模拟*

采用计算机数值模拟方法,在FLUENT软件计算平台上建立了二维规则波数值波浪水槽,对透空平板、有梁面板结构底面受到的波浪冲击压强分布情况进行研究。数学模型采用RANS方程和k-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面。通过对不同工况的数值模拟和试验结果比较,验证了模型的造消波性能和应用的有效性。然后通过计算,得到了波浪冲击过程中面板底部冲击压强的分布规律,并对数据进行了分析和统计,提出了面板底面冲击压强分布宽度的拟合公式,作为工程设计的参考。     

岷江龙溪口枢纽船闸口门区水流条件数值模拟研究

岷江是是联系周边省市和长江中下游地区的重要通道,船舶的安全航行对该航道的通航安全具有重要意义。通过建立基于非结构化网格的平面二维非恒定流数学模型,对龙溪口电站下泄非恒定流条件下船闸下游口门区附近的水流流场进行了数值模拟。根据模型计算结果可知,对于工况一流量从单机533m~3变化到2,665m~3的过程中,该区域回流流速均控制在0.3m/s以内,满足通航需求;对于工况二右岸引航道下游700m均为主流回流区,回流流速在0～0.4m/s之间,口门区回流平缓,未超过规范要求的0.4m/s;对于工况三当第5～7台机组完全开启时局部最大横向流速已经超过规范规定的Ⅲ级航道横向流速最大标准。该模型的建立为电站机组开启和关闭时间的确定提供指导,减缓水位和流量的骤变对船舶航行带来的影响,对进一步认识岷江航电枢纽下泄非恒定流对通航带来的影响具有一定的促进作用。     

规则波作用下近岸透空式结构物的波浪上托力研究

基于对透空码头结构物波浪上托力研究现状的分析,运用垂向二维CFD数值波浪水槽建立模拟规则波作用下水平板波浪上托力的数值模型.通过物理模型和数值模型所获波浪压力结果的对比分析,总结平板底部流场和测点压强的分布特点,探讨不同周期波浪的最大冲击压强随波浪相对超高变化的规律.试验结果表明,规则波作用下波浪上托力的数值模拟结果与...     

温州中心渔港防波堤工程海域潮流数值模拟及底床冲淤计算

分别对温州中心渔港防波堤的3种不同轴线布置、不同长度方案进行了工程前后平面二维潮流场的数值模拟。在此基础上，利用半经验公式，进行了渔港内外底床冲淤计算。根据这些模拟和计算结果，从潮流及地形冲淤角度对防波堤的合理轴线布置和防波堤合理长度进行了分析。     

感潮河段支流口门枢纽局部流态优化试验研究*

感潮河段支流口门受潮汐作用影响,在落潮高强度引水时,由于枢纽建筑物局部断面突变,产生多种不良流态,严重影响闸门过流能力。以新孟河界牌枢纽为例,开展局部水流条件物理模型优化试验,提出不同隔流墙长度和不同导流墩形式的整治措施方案。结果表明,延长隔流墙仅使遮闭区回流位置提前,回流长度有所增加,对入闸流态无明显效果;导流墩平行布置可使各墩所处流带不重叠且较好衔接,整流效果较好,同时内侧左边墩延长10 m方案的流速分布更加均匀。     

电航工程尾水渠通航水力特性研究

采用尾水渠通航的电航工程,电站尾水渠需要同时兼顾发电和航运的要求。以长江上游支流某电航工程为研究对象,利用水动力模拟软件,进行数值模拟,分析机组在不同工况稳定运行及开启关闭过程中,尾水渠航道内的水力特性,水深、流速(纵向流速、横向流速、回流)、流向、比降等,了解其随时间变化情况规律,为利用尾水渠通航的电航工程设计及运行提供参考。     

人工岛内湖水体交换数值模拟研究

以海口人工岛工程为例,采用Mike21中的Flow-Model-FM模块建立水动力和保守物质对流-扩散数值模型,模拟节制闸门控制下人工岛内湖水系的流态和水体交换情况。根据设计方案计算结果,结合理论分析,通过调整节制闸门个数、位置以及局部内湖水系边界对设计方案进行优化。优化后方案有效节约了投资成本,减小了闸门附近旋转流,避免了引、排水过程中,水质较差的中湖北侧水系水体流入对水质要求较高的"大圆湖"水系的问题,为内湖景观水系设计和节制水闸设计提供了科学依据。