安康枢纽下游非恒定流数学模型研究

采用有限元方法,将流量和水位相耦合,采用水位修正算法计算水位,建立了一维非恒定流数学模型.将该模型应用到汉江安康电站坝下至白河160 km河段的恒定流与非恒定流计算和验证,结果表明该模型准确、可靠,可以进行实际应用.     

山区河流电站下游河段设计低水位确定方法

山区河流电站在枯水期通常采用日调节运行方式,电站下泄流量为非恒定流,致使下游河道水位起落不定,航道设计水位的确定难度较大。利用实测资料,对山区河流电站下游河段的设计低水位进行了分析计算。实践表明,对于电站下泄非恒定流,应尽量利用实测波谷时段水位进行下游河道设计低水位推求,能够满足航道整治设计的要求。     

向家坝枢纽非恒定泄流对落锅滩河段航道通航条件的影响

电站日调节非恒定流对下游河道的影响是向家坝工程在运行时需要考虑的主要问题。通过长河段二维非恒定数学模型计算分析向家坝日调节非恒定流对落锅滩河段航道通航水流条件的影响,选取两种典型日调节工况和泄洪工况分析河段内水位、流量、流速等水力因素变化特性。结果表明,两种典型日调节工况下非恒定流传播至落锅滩水位变幅在1. 26～1. 46 m,泄洪工况下水位最大日变幅在2. 05～2. 96 m,非恒定流对河段产生了一定影响,根据目前通航标准来看,4种工况下河段内水力指标均能够达到通航水力指标。建议对坝下非恒定流特征及其对航道、港口码头的影响情况进行原型观测,积累实践经验,为进一步优化电站调度方案和下游航道维护等方面提供依据。     

沙陀枢纽下游航道二维非恒定流数学模型研究

本研究河段为乌江的沙陀枢纽下游雷子滩至老土坎河段,受上游枢纽调峰影响,河段水位陡涨陡落。建立沙陀枢纽下游航道二维非恒定流数学模型,计算了不同工况条件下沙陀枢纽泄水波传播过程,研究了沙陀枢纽非恒定流下泄对下游航道的影响。     

乌江渡电站泄流对乌江渡码头航行影响

为分析乌江渡水电站泄流对下游乌江渡码头通航水流条件的影响,建立了乌江渡码头河段二维非恒定流水流数学模型,并运用实测水位流速资料对模型进行验证。对恒定流通航条件进行模拟分析。针对电站发电泄流代表方式,采用流速和比降历时变化、10 min水位变率,分析电站泄流引起的乌江渡河段通航水动力变化过程。结合船舶上行能力,分析电站泄流对船舶进港靠泊的影响。     

三峡上游衔接梯级日调节非恒定流对航运影响范围研究

为分析三峡水利枢纽的上游衔接梯级日调节运行对下游航运的影响,本研究建立了坝址下游至三峡一维非恒定流水动力学模型,并以实测水位流量资对模型进行了率定及验证,模拟了电站下游日调节非恒定流波动传播规模。初步结果表明：在三峡水库调节作用下,上游电站日调节非恒定流影响范围有限。     

金沙江(水富至宜宾)航道整治工程设计最低通航水位的推求

在深入分析金沙江段航道天然设计流量和水电站调度运行方式的基础上,采用电站设计日调节流量计算推求方法,结合南京水利科学研究院"向家坝下游一维非恒定流数值计算的分析"的成果,计算确定了研究河段航道整治工程的设计最低通航水位。     

叙泸段河道非恒定流作用下水力参数的变化

金沙江与岷江干支流上水电站调峰发电下泄非恒定流引起下游叙泸段河道水流条件显著变化。结合一维非恒定流数学模型和实测资料分析研究叙泸段河道内代表性非恒定流传播过程及其造成水力参数相对于概化恒定流条件时的变化情况。结果表明:叙泸段河道内典型非恒定流波长为218 km,传播速度3 m/s;随着传播距离增加波衰减幅度减小,波形变得光滑;当宜宾水位处于波峰时,下游沿程流量呈现递减趋势,波谷则正好相反;相对于恒定流条件,其流量变化范围为0~730 m3/s,水位抬升0.5~2 m;断面平均流速变化在-0.5~0.2 m/s,比降变化范围为-0.2‰~0.2‰,比降最大值为1.38‰。     

三峡升船机下闸首卧倒门运行区域非恒定流的运动特性

为了分析三峡升船机下游引航道与下闸首卧倒门运行区域非恒定流运动特性,采用Flow-3D软件建立三峡升船机承船厢与下闸首卧倒门运行区域的三维模型,通过水面波动荷载概化模型计算分析下游不同水位、不同波幅非恒定流对下闸首卧倒门运行的影响因素。研究下游非恒定流作用于卧倒门的理论计算力矩与卧倒门关门实测力矩的关系,提出卧倒门安全运行策略,降低由下游非恒定流作用而引起的下闸首卧倒门运行安全风险。结果表明,下游引航道较小的水面波动传递到升船机下闸首卧倒门运行区域将引起很大的水面波动,而枢纽下游水位对卧倒门运行影响较小。     

西江界首至肇庆河段航道设计最低通航水位研究

水沙变异条件下航道设计水位研究是航道整治工程中的重要问题。在对西江界首至肇庆河段重点滩段河床演变分析的基础上,根据河段的水文情势变化特点,采用综合历时曲线法计算航道设计流量,通过数学模型计算分析潮汐、枢纽下泄非恒定流、航道整治工程等因素对设计水位的影响,然后确定航道设计水位。研究成果对于水沙变异条件下枢纽下游径潮流过渡河段的设计水位计算具有参考意义。     

金沙江宜宾段非恒定流过程及传播特性

金沙江、岷江的非恒定流调节过程较为复杂,在宜宾汇合后形成新的非恒定流向下游传播。通过近年实测资料,分析金沙江、岷江非恒定流特征及汇合效果。结果表明:宜宾段非恒定流特征与向家坝电站下泄非恒定流的符合度更高,岷江的非恒定流无典型过程;宜宾段水位变幅和金沙江、岷江水位变幅存在线性关系;涨幅在1.7 m左右,起调水位在1 m左右的泄水波可作为宜宾段非恒定流过程的典型代表,其在下游的传播速度沿程基本保持一致,衰减幅度随着距离的增加而减小。     

日调节非恒定流对筲箕背河段航道水流条件的影响

选取典型工况通过非恒定数学模型计算分析滩段水位、流量、流速、比降等因素变化特性,得到日调节对筲箕背河段水流条件的影响。结果显示,2种日调节工况下非恒定流传播至筲箕背河段水位变幅在1.01~1.37 m,非恒定流对下游航道水流条件和对研究河段内的控制河段及航道维护设施等产生一定的影响,并且日变幅4.5 m较日变幅3.0 m工况对航道水流条件等影响更大。分析结果为优化枢纽航运调度方案和航道维护措施提供支撑。     

向家坝非恒定流对航道通航条件影响的试验研究

非恒定流对下游河道通航条件影响是向家坝工程实施时需要考虑的主要问题。传统的通航条件影响研究,不能全面准确反映航道水流条件和边界条件对船舶航行的综合影响以及船舶与航道水流条件的相互作用。利用小比尺船模测控技术,通过与实船相似性分析和操纵性能率定,试验研究向家坝非恒定流对下游河道通航条件的影响,结合试验研究成果定量分析主要影响因素,为向家坝工程方案的设计优化提供了科学可靠的数据基础。     

关于圆柱绕流水动力特性的大涡数值模拟研究

基于有限体积法建立描述不可压缩粘性流体三维运动的数学模型,引入浸入边界法的无滑移固定壁边界条件和大涡数值模拟的Smagorinsky．Lilly亚格子模型,针对层流（Re=100）和湍流（Re=3900）状态下的圆柱绕流流场进行数值模拟研究,验证结果表明该方法能较有效模拟非定常圆柱绕流流场的形态。在层流状态下圆柱体下游存在形态清晰的卡门涡街结构且无明显的掺混现象;在Re=3900的湍流状态下圆柱下游的掺混现象显著增强,圆柱下游约1．0D处的脉动强度达到最大值。     

粘流方法的螺旋桨尾流场数值分析(英文)

The computational fluid dynamics(CFD) method is used to numerically simulate a propeller wake flow field in open water.A sub-domain hybrid mesh method was adopted in this paper.The computation domain was separated into two sub-domains,in which tetrahedral elements were used in the inner domain to match the complicated geometry of the propeller,while hexahedral elements were used in the outer domain.The mesh was locally refined on the propeller surface and near the wake flow field,and a size function was used to control the growth rate of the grid.Sections at different axial location were used to study the spatial evolution of the propeller wake in the region ranging from the disc to one propeller diameter(D) downstream.The numerical results show that the axial velocity fluctuates along the wake flow;radial velocity,which is closely related to vortices,attenuates strongly.The trailing vortices interact with the tip vortex at the blades’ trailing edge and then separate.The strength of the vortex shrinks rapidly,and the radius decreases 20% at one diameter downstream.     

向家坝日调节运行对长江叙渝段航道维护影响研究

金沙江最下游梯级向家坝水电站,因其装机容量大,发电运行期间非恒定流造成坝下水位日变幅及小时变幅较大,会对长江叙渝段航道维护造成严重影响。基于长河段非恒定流数学模型,研究向家坝水电站日调节运行后长江上游非恒定流传播特性,分析日调节运行对航道维护的影响,提出相应航道维护管理对策。     

摆推水翼的水动力分析及试验研究

采用非定常涡格法对摆推水翼进行了势流数值分析并进行了相关试验研究.在数值计算中采用了动态物面和尾涡面的边界条件,选择了两种不同的算例进行数值计算,并将数值计算结果与理论与试验结果进行了对比分析.     

弯曲窄槽型河段多线船闸通航水流条件研究

当船闸下游引航道口门区位于河道的弯曲窄槽段时,由于河道水深较浅、通航水流条件非常复杂,不利于通航。依托京南枢纽二线船闸工程,采用1∶100整体物理模型,对弯曲窄槽型河段多线船闸通航水流条件开展系列试验研究。结果表明:1)原枢纽平面布置方案存在缺陷,下游引航道口门区水流条件易受弯道顶冲水流的影响,弯道处断面束窄导致流速较大。2)同时隔流堤高程太低,会引起水流翻过隔流堤产生混乱水流的现象。提出改进措施:1)上游隔流堤高程应加高至33.46 m,下游隔流堤高程应加高至32.58 m。2)推荐增设隔流墙、调顺岸线,同时开挖河床等。研究方案为京南枢纽二线船闸工程通航水流条件改善提供了技术支持。     

挖泥船绞刀二维清水流场数值模拟

基于时均N-S方程对绞刀内部及周边流场进行二维数值模拟分析,采用标准k-ε湍流模型与多参考系模型对绞刀进行动静耦合的定常数值计算,获得不同绞刀转速与泵吸流量组合时的流场状态。以定常湍流计算作为初始条件应用RNG k-ε模型和滑移网格技术进行了绞刀流场的非定常数值计算,得到了流场参数随时间变化及动静区域间的影响与干涉。研究成果有助于初步认识绞刀内部及周边流场,可供绞刀设计及挖泥船施工参考。