物模与数模相结合的泵闸结构优化研究

以龙昆沟排涝泵闸工程为例,采用物理模型及数值模拟相结合的手段,对水闸闸室、泵站前池等重要区域以及外河区域的水流流态、流速分布进行充分研究,论证工程设计的合理性,并针对不良流态、流速分布,提出可行的整流措施,以保证设计科学合理,工程安全有效,并为工程的运行管理提供技术支持。     

大型水电站过水围堰水流流态数值模拟研究

本文依托某大型水电站改扩建工程,采用CFD方法,通过有限元软件FLUENT分析了不同工况下过水围堰附近水流流速、流态、涡量等特性,揭示了过水围堰施工导流流场及流态分布规律,并计算得出了大坝坝下泄洪不同位置最大水流流速。计算结果为过水围堰冲刷防护范围及防护强度提供参考。     

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。     

河口村水库1号泄洪洞水工模型试验研究

通过模型试验观测了河口村水库1号泄洪洞闸门全开和局开时过流能力、水流流态、流速分布、压力、脉动压力、泄洪洞下游冲刷等参数.试验进行了三种中墩体型比较试验,推荐了较优体型.     

三峡两坝间水田角河段航道整治三维水流数学模型应用研究

水田角河段水流湍急,流态紊乱,船舶航行较困难,是三峡两坝间河段急需整治的重点河段之一。基于平面正交坐标和立面σ坐标拟合河道平面形态、地形和自由水面的不规则分布,建立了三维紊流数学模型。采用物理模型实测的三维流速分布对模型进行验证,模拟的流速值与实测值吻合良好,将模型应用于水田角河段航道整治工程实施前、后的三维流场计算,给出了水田角河段的分层和断面二次流流速分布。分析结果表明,炸礁、抛填等整治措施的综合利用能有效调整河段流速分布,是有效的整治方案,可供设计参考。     

上游引航道透空隔流堤布置与通航水流条件优化*

针对急弯下游布设的上游引航道口门区通航水流条件复杂等问题，依托某航电工程通航水力学模型试验，对比分析不同流量和不同隔流堤与导流墙夹角条件下的上游口门区的流场分布，探究隔流堤与导流墙夹角和上游引航道口门区水流条件之间的关系。结果表明，隔流堤可以有效减小上游引航道内与主航道中存在的流速梯度，减小主流对口门区水流的挤压和摩擦，进而减小口门区横流和回流流速，消除不利于通航的流态。隔流堤与导流墙之间夹角存在阈值，当小于该值时，纵向流速和横向流速均随着夹角的增大而减小；进一步增大则会导致部分主流流入，恶化口门区流态。     

弯曲河段船闸引航道通航水流条件模拟

弯曲河段船闸上游引航道口门区存在复杂的流态，如回流、斜流等。采用物理模型试验与数值模拟相结合的方法，通过改变节制闸调度方式对船闸上游引航道及口门区通航水流的水力特性进行研究。结果表明，当上游来流1 000 m3/s，节制闸开启中四孔最大横向流速及回流流速明显小于节制闸开启左八孔；当上游来流1 500 m3/s，节制闸开启中四孔最大横向流速及回流流速大于节制闸开启左八孔；流量一致情况下，断面测点流速分布差别较大；控制节制闸调度方式可以有效削弱回流及斜流效应，保证通航安全。     

底坎在城镇泵站侧向进水间水流整流的应用

城镇泵站侧向进水间设置底坎后,1#、2#进水间水流主流偏离了进水间中间侧,表层水流流态未出现回流等不良流态;特征断面流态紊乱,底层水流翻转至表层水流;1#、2#进水间特征断面流速分布均匀度值有所提高;底坎在泵站侧向进水间整流应用是可行的,能改善水流流态,同时也说明了单一底坎整流效果有限,需要多种整流手段结合应用,并辅以水工模型试验验证。本文研究成果对泵站侧向进水间设计具有一定借鉴意义。     

船闸导航建筑物透空形式对通航水流条件的影响

船闸引航道导航建筑物采用透空形式，可以调整口门区的流速分布，改善不良流态，减少口门区泥沙淤积，达到改善口门区的通航水流条件的目的。     

船舶前置导管流态的数值计算与分析

利用Fluent 6.0软件计算和分析了船舶螺旋桨前置导管的平面流流态.比较了安装前置导管前后船体艉部流态,发现安装后流态发生了改变,旋涡大幅减少,流速显著增加,伴流不均匀性减小.用数值方法再显了现有模型试验分析的结果.     

韩庄双线船闸通航水流条件改善措施

韩庄拟建复线船闸和一线船闸共用引航道,船闸灌、泄水过程中下游引航道中产生非恒定流,上游韩庄节制闸、老运河节制闸泄洪期间韩庄船闸下游水流流态更加复杂。采用国际上通用的MIKE21水动力模型,研究了泄洪期间韩庄船闸下游引航道、靠船墩、口门区的纵向流速、横向流速及回流分布情况,并按照《船闸总体设计规范》相关要求,针对泄洪期引航道的水力学问题,提出了改善水流的有效工程措施。     

非恒定流垂线流速分布规律的初探

从雷诺方程出发 ,通过对非恒定流的沿程阻力损失在垂线上分布规律的修正 ,可获得非恒定流和恒定非均匀流垂线流速分布公式。若定义均匀流垂线流速分布为A型 ,则非恒定流或恒定非均匀流垂线流速分布一般为B型和C型。B型分布在主流区 ,分布梯度大于A型 ;C型分布与A型相反 ,分布梯度一般为负     

蚌埠复线船闸水工模型试验研究

为了了解淮河蚌埠新、老船闸同时运行时,上、下游引航道靠近闸首范围内的水流流态分布规律、新船闸输水系统水力试验情况、闸室灌（泄）水过程中闸室内停泊船只安全状况等内容,通过船闸水工模型试验,观察引航道闸首范围内纵、横向水流流速分布,评价对船舶运行安全的影响,并提出消除不利影响的措施;针对最高、最低通航水位及最大水级组合条件下输水系统水力流态、消能、闸阀开启方式等试验,提出输水系统优化设计方案及运行方案;结合闸室内水流流态,试验惯性超高、超降水头,并进行安全评价,同时提出消除对安全不利影响的措施。     

韩江东溪船闸通航水流条件优化试验研究

潮州供水枢纽东溪水闸段呈"C"形弯曲河道特点,新建船闸布置于弯道凸岸,上下游引航道中心线与河道交角较大。通过整体物理模型试验及自航船模验证试验,提出改善水流条件的具体措施。结果表明:通过降低通航标准、优化航线、开挖与调整凸岸岸线等措施,减小了引航道中心线与河道主流流向交角,减弱了上、下游引航道及口门区存在的横向流速、回流等不利流态;有效改善了东溪船闸的通航水流条件,为"C"形弯曲河段船闸布置提供参考。     

船闸平面形态突变对泄洪影响的数值模拟

岷江龙溪口航电枢纽工程中船闸与泄洪闸相邻布置，上闸首和闸室外墙结构断面不同导致船闸平面形态发生突变，泄洪时突扩区域将出现大范围回流、乱流等恶劣流态，影响枢纽泄洪。通过建立平面二维数学模型，计算闸室外墙前趾布置导墙前后的流场分布，结果显示：回流长度约为突扩宽度的2倍，按此范围布置导墙可基本消除回流，曲线形导墙能够使纵向流速等值线呈均匀递减分布，流态优化效果较好。     

三甲港闸下引河水沙过程分析

为掌握引河延长后闸前水域的水沙变化,以2015年6月17—19日洪季大潮期间三甲港下游引河内定点水沙测验资料为基础,结合周边岸线变化,系统分析水闸开、关运行时的水沙过程。结果表明:近年来周边整治工程陆续实施,闸下引河外推约1. 3 km,引河内受停靠船舶及出水浅滩影响形成双滞流区;闸前引河受潮汐控制,潮流为旋转流;关闸期间引河内水动力较弱,引河上游流速不足0. 1 m/s,泥沙向上游输移;开闸期间瞬时下泄流速、含沙量呈单峰分布,流速衰减较快。     

沙溪口坝下脱水段航道整治工程模型试验研究

针对沙溪口水电站坝下河段存在的枯水期船闸门槛水深及航道水深不足、流速大流态紊乱的碍航问题,采取筑坝、新建明渠及炸礁相结合的整治思路,调节左右汊分流比,抬高枯水期船闸出口水位,增加航道水深,调整流态,改善船舶航行条件。采用1∶50正态物理模型对航道整治方案进行试验研究,并根据设计方案存在的问题进行多方案研究分析,优化后方案船闸门槛水深、航道水深、流速及流态满足设计要求。     

天津港大沽口港区三维潮流数值模拟

建立三维潮流数学模型,采用潮位以及分层流速流向实测资料对模型进行验证,对天津港大沽口港区东、北防波堤延伸方案的潮流分布进行模拟研究。结果表明,港区附近表层与0.6h水深处流速大小较为接近,底层流速明显较小,各层的流向较为一致;港区现状口门布置条件下,口门附近流速和横流相对较大;口门东、北防波堤延伸工程实施后,口门航道附近水流流态明显改善,横流流速也进一步减小;从水流条件考虑,该延伸方案是合适的。     

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。     

佛面滩炸礁优化方案的数值模拟

涪陵—丰都河段内的佛面滩碍航礁石伸出江心,汛期产生强烈的横流,流态紊乱,船舶须过河上行,与下行航路交叉,威胁船舶航行安全。针对上述问题,拟通过炸除佛面滩部分礁石改善通航流态,实现船舶"各自靠右,分边航行"。建立佛面滩河段二维水流数学模型,通过模拟多级流量的流场,确定航行条件最差的最汹流量为2. 45万m~3/s;模拟计算最汹流量下8个炸深方案流场,通过比较各个炸深方案的流速、横向流速、流速横纵比、航行推阻比、单位炸深效比和流态,认为8 m炸深方案最优。