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泄洪洞壁面粗糙度对高速掺气水流特性的影响
1
作者 马斌 张子良 +3 位作者 缑文娟 王天源 彭志 钟志鸿 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第S1期201-205,共5页
基于1∶30比例尺的水工模型,采用模型试验方法,研究粗糙度对高速掺气水流的水力特性和掺气特性的影响。结果表明:不平整壁面会对高速掺气水流的底部掺气浓度及断面平均掺气浓度产生明显影响。底板粗糙度增加时,水流紊动加剧,时均压强和... 基于1∶30比例尺的水工模型,采用模型试验方法,研究粗糙度对高速掺气水流的水力特性和掺气特性的影响。结果表明:不平整壁面会对高速掺气水流的底部掺气浓度及断面平均掺气浓度产生明显影响。底板粗糙度增加时,水流紊动加剧,时均压强和脉动压强增加,断面平均掺气浓度不变,但底部掺气浓度增大,最大增幅16.7%,有利于避免空化空蚀发生。 展开更多
关键词 壁面粗糙度 掺气 水力特性 泄洪洞
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预应力闸墩与锚块底面连接方式对闸墩的影响分析
2
作者 龚亚琦 李志 +2 位作者 倪磊 黄永春 周世华 《人民长江》 北大核心 2025年第4期156-161,共6页
针对预应力闸墩与锚块底面通常采用弹性垫层隔开设计的情况,采用三维有限元法研究了闸墩与锚块底面分别采用整体连接和接触两种模拟方式下,不同工况组合条件下闸墩颈部的变形、应力和结合状态分布规律。结果表明:闸墩和锚块底面模拟方... 针对预应力闸墩与锚块底面通常采用弹性垫层隔开设计的情况,采用三维有限元法研究了闸墩与锚块底面分别采用整体连接和接触两种模拟方式下,不同工况组合条件下闸墩颈部的变形、应力和结合状态分布规律。结果表明:闸墩和锚块底面模拟方式对闸墩整体的变形和应力变化影响不大;采用接触模拟方式,可以更好地描述锚块底部和闸墩的非线性结合特性,采用弹性垫层隔开设计时,当闸墩和锚块受力致使底面脱开后,可以提高闸墩颈部中央区域的压应力水平,但是对于闸墩颈部边缘的压应力改善不大;闸墩和锚块底面脱开后,两侧挡水工况下可以降低闸墩颈部的拉应力,但是单侧泄水工况下,由于闸墩处于偏心受拉的不利工作状态,闸墩与锚块底面脱开设计会增加闸墩颈部边缘拉应力。因此,在对闸墩和锚块底面连接进行模拟时,应考虑单侧泄水工况下闸墩应力水平,同时注意闸墩颈部边缘的混凝土防裂。 展开更多
关键词 预应力闸墩 锚块 有限元方法 接触模型 泄水建筑物
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某水利枢纽1^(#)泄洪排沙放空洞掺气设施体型试验研究
3
作者 高建标 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期255-261,共7页
某水利枢纽1^(#)泄洪排沙放空洞运行水头高达83 m,断面最高平均流速超过35 m/s,采用一坡到底形式,底坡为0.81%。设计三道坎槽结合的掺气设施。为了验证掺气设施设计方案的合理性,通过比尺1∶40的水工物理模型试验,对掺气设施体型进行了... 某水利枢纽1^(#)泄洪排沙放空洞运行水头高达83 m,断面最高平均流速超过35 m/s,采用一坡到底形式,底坡为0.81%。设计三道坎槽结合的掺气设施。为了验证掺气设施设计方案的合理性,通过比尺1∶40的水工物理模型试验,对掺气设施体型进行了优化研究。结果显示:设计体型控制段后渐扩边墙局部压强值达-86.6 kPa,易发生空化水流。空腔回水严重,间歇堵塞通气孔,通气井面积小,气水流量比最大为1.8%,3^(#)掺气坎仅0.6%。经试验研究,提出取消渐扩段,1^(#)掺气设施上移并将体型调整为差动式突扩突跌形式,2^(#)、3^(#)掺气设施调整为差动式挑坎、坎后变坡形式。结果表明:优化后的体型能够满足掺气要求,汛限水位气水流量比超过4.2%,正常蓄水位以上气水流量比超过7.0%,掺气效果良好,成果对解决隧洞小底坡掺气设计有重要参考价值。 展开更多
关键词 泄洪排沙放空洞 掺气槽 突扩突跌掺气坎 差动式掺气坎
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强震作用下水电站溢洪洞控制段结构震损模式分析
4
作者 张汉云 章寰宇 +3 位作者 毕仲辉 宋琰 李潇寒 王皓臣 《水电能源科学》 北大核心 2025年第2期155-158,176,共5页
溢洪洞进水口控制段作为水利水电工程泄洪系统的首部结构,在强震发生后,为避免次生灾害的发生,应保证枢纽泄水通畅、及时降低库水位的使用功能。因此,有必要对溢洪洞控制段在最大可信地震作用下的损伤状态进行专门研究。采用黏弹性人工... 溢洪洞进水口控制段作为水利水电工程泄洪系统的首部结构,在强震发生后,为避免次生灾害的发生,应保证枢纽泄水通畅、及时降低库水位的使用功能。因此,有必要对溢洪洞控制段在最大可信地震作用下的损伤状态进行专门研究。采用黏弹性人工边界及其地震动输入考虑无限地基辐射阻尼效应,采用双标量本构模型模拟混凝土的损伤开裂,建立溢洪洞控制段结构-地基相互作用的整体三维有限元模型,基于非线性动力时程分析,研究揭示最大可信地震作用下溢洪洞控制段结构的损伤分布和模式。结果表明,强震作用下结构拉损伤分布面积大于压损伤面积;^(#)1、^(#)3溢洪洞控制段受地震损伤较^(#)2控制段严重,震损出现在闸墩与基岩交界处、弧形闸门支撑梁与闸墙交界处、进口溢流面与闸墙的交界处、门机大梁两端。 展开更多
关键词 溢洪洞 黏弹性人工边界 塑性损伤模型 损伤模式
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两河口深孔泄洪洞掺气水流水力特性试验研究 被引量：1
5
作者 王继敏 刘宗显 +2 位作者 杜成波 马斌 张子良 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第4期103-111,共9页
基于两河口泄洪洞进行机理试验,研究了在不同过流条件下3种掺气坎的水流流态、动水压强、通气空腔、风速及水体掺气浓度的变化规律,分析了现有空腔长度、气水比及含水比计算公式对本工程试验的适用性,为后续工程开展及本领域研究提供基... 基于两河口泄洪洞进行机理试验,研究了在不同过流条件下3种掺气坎的水流流态、动水压强、通气空腔、风速及水体掺气浓度的变化规律,分析了现有空腔长度、气水比及含水比计算公式对本工程试验的适用性,为后续工程开展及本领域研究提供基础。研究结果表明:泄洪流量越大,水流掺气现象越明显,时均压强与脉动压强均方根峰值越大,气水比、空腔负压、空腔长度等水力参数越大。在相同流量下,掺气浓度沿程逐渐增大,且垂向掺气浓度分布依次出现“C”形、“S”形及“一”字分布规律;在同断面不同流量下,掺气浓度随着流量的增大而增大,且垂向掺气浓度分布依次出现“一”字、“S”形及“C”形分布规律。通过对现有计算公式的分析和探讨,认为时启燧空腔长度计算公式、陈肇和气水比计算公式及Hall含水比计算公式对本工程适用性最好。 展开更多
关键词 深孔泄洪洞 空腔长度 含水比 掺气浓度 气水比
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较完整硬质岩消聚能爆破数值模拟及应用
6
作者 陈育权 李大中 +1 位作者 李明泽 陈明 《爆破》 北大核心 2025年第2期88-96,共9页
为探索在较完整硬质岩条件下,实现水电站溢洪道快速开挖的新方法。针对老挝南公1水电站溢洪道保护层的特殊开挖需求,提出了一种基于水耦合的新型消聚能爆破技术。该技术使炮孔内压力更大,引起的应力更强,有利于较硬质岩体的开挖。利用LS... 为探索在较完整硬质岩条件下,实现水电站溢洪道快速开挖的新方法。针对老挝南公1水电站溢洪道保护层的特殊开挖需求,提出了一种基于水耦合的新型消聚能爆破技术。该技术使炮孔内压力更大,引起的应力更强,有利于较硬质岩体的开挖。利用LS-DYNA软件进行仿真分析,反映了孔底堵塞段与水耦合装药可以增大炮孔壁荷载峰值,延长爆炸荷载的作用时间延长,进一步影响孔底较硬岩体的破碎。结果表明:采用孔底增设堵塞和水耦合装药的方案能够加深侧向损伤深度,延长荷载作用时间,从而在较完整的硬质岩中实现更有效的开挖成型。通过数值仿真和现场试验参数的综合评估,证实了该方案在实际工程中,可以提高一级消力池底板的开挖成型效果。 展开更多
关键词 硬质岩 溢洪道开挖 消聚能爆破 数值仿真 开挖成型效果
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半均匀形台阶式溢洪道适用条件及应用办法
7
作者 武英豪 暴入超 《水电能源科学》 北大核心 2025年第7期123-127,共5页
半均匀形台阶式溢洪道形成的连通涡流区较常规均匀台阶可耗散更多水体能量。为明确半均匀台阶式溢洪道的适用条件及应用办法,采用计算流体力学的方法,利用Flow 3D软件对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟。结果表明,随着长、短步... 半均匀形台阶式溢洪道形成的连通涡流区较常规均匀台阶可耗散更多水体能量。为明确半均匀台阶式溢洪道的适用条件及应用办法,采用计算流体力学的方法,利用Flow 3D软件对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟。结果表明,随着长、短步长台阶比值的增大,短、长台阶上方回旋涡流区之间的交流会越发密切,直到突破临界点形成连通的回旋涡流区,临界比值为2.5;推荐半均匀形台阶方案采用长、短台阶步长之比等于2.5的设计原则,应用在坡度小于45°的缓坡溢洪道中。 展开更多
关键词 台阶式溢洪道 半均匀形台阶 适用条件 应用办法
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EP水电站溢洪道冲刷破坏机理及治理方案研究
8
作者 黄维 杨彦龙 熊泽斌 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期417-421,共5页
EP水电站溢洪道泄槽末段及鼻坎段左侧底板泄洪时被冲毁,对大坝运行安全造成威胁。水工模型试验及现场检查检测揭示溢洪道泄槽底板水毁的主要原因有:掺气坎位置设计不合理导致泄槽底板脉动压力大,掺气效果差;挑流鼻坎体型不合理,水流归... EP水电站溢洪道泄槽末段及鼻坎段左侧底板泄洪时被冲毁,对大坝运行安全造成威胁。水工模型试验及现场检查检测揭示溢洪道泄槽底板水毁的主要原因有:掺气坎位置设计不合理导致泄槽底板脉动压力大,掺气效果差;挑流鼻坎体型不合理,水流归槽不顺造成下游河道回流强度较大;溢洪道泄槽底板平整度差,止水失效,混凝土质量存在缺陷。为彻底消除溢洪道泄洪安全隐患,提出了优化掺气设施布置,鼻坎调整为大挑角差动鼻坎,拆除重建溢洪道泄槽底板等工程治理措施,原型观测试验表明治理效果较好,可为其他溢洪道水毁隐患治理提供参考。 展开更多
关键词 EP水电站 溢洪道 冲刷破坏 掺气坎 挑流鼻坎
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半均匀形与均匀形台阶式溢洪道压强分布特征对比
9
作者 武英豪 赵正伟 《水电能源科学》 北大核心 2025年第8期96-100,共5页
半均匀形台阶式溢洪道形成的连通涡流区较常规均匀形台阶式溢洪道可耗散更多水体能量。为明确半均匀形台阶式溢洪道的压强分布特征及与常规均匀形台阶式溢洪道压强分布的区别,采用计算流体力学的方法对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行... 半均匀形台阶式溢洪道形成的连通涡流区较常规均匀形台阶式溢洪道可耗散更多水体能量。为明确半均匀形台阶式溢洪道的压强分布特征及与常规均匀形台阶式溢洪道压强分布的区别,采用计算流体力学的方法对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟。结果表明,台阶式溢洪道最不利负压分布常出现在初始掺气点附近的台阶壁面上;均匀形台阶式溢洪道的负压区集中在竖直壁面上;半均匀形台阶式溢洪道的负压区集中在短步长台阶的竖直壁面和水平壁面上,最大负压值较均匀形台阶方案提高了58.6%,发生空蚀破坏的可能性提高,后续需进行体型优化。 展开更多
关键词 台阶式溢洪道 半均匀形台阶 压强分布特征 数值模拟
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不均匀台阶式溢洪道消能特性研究
10
作者 武英豪 张瑞海 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第8期191-195,共5页
为明确步长的不均匀布置对台阶式溢洪道消能特性的影响,采用计算流体力学的方法对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟,包括凹形、凸形、随机形和半均匀形台阶方案。结果表明,与常规均匀台阶式溢洪道相比,凹形、凸形台阶方案消能率... 为明确步长的不均匀布置对台阶式溢洪道消能特性的影响,采用计算流体力学的方法对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟,包括凹形、凸形、随机形和半均匀形台阶方案。结果表明,与常规均匀台阶式溢洪道相比,凹形、凸形台阶方案消能率有所降低,降幅分别为5.3%和16.1%,随机形台阶方案消能率无明显变化,但步长相差较大的短台阶后接长台阶上方的涡流区之间会发生碰撞,并连通为一个大型回旋涡流区,耗散更多的水体能量。以此为设计初衷,采用短、长台阶交替前进的方式构建了半均匀形台阶方案,其内部每一组台阶上方均形成了连通的回旋涡流区,消能率大幅提高,最大可提高11.6%。 展开更多
关键词 台阶式溢洪道 台阶步长 半均匀形台阶 回旋涡流 消能率
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考虑泄洪设施闸门控制的水库防洪调度 被引量：7
11
作者 王沛霖 苏承国 +2 位作者 靳世鑫 原文林 吴泽宁 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第8期104-115,共12页
【目的】水库防洪调度在防汛工作中具有举足轻重的地位,而如何控制泄洪设施闸门是水库防洪调度方案实施的关键。为此,【方法】建立了考虑泄洪闸门调度的水库防洪优化调度模型以实现精细化调度,并提出一种两层嵌套算法对模型进行求解。... 【目的】水库防洪调度在防汛工作中具有举足轻重的地位,而如何控制泄洪设施闸门是水库防洪调度方案实施的关键。为此,【方法】建立了考虑泄洪闸门调度的水库防洪优化调度模型以实现精细化调度,并提出一种两层嵌套算法对模型进行求解。在内层建立了包括所有泄洪闸门可行组合的泄洪闸门组合表,外层采用POA算法对水库坝前水位和总泄水量进行优化,并通过查询闸门组合表确定各泄洪闸门的运行状态。【结果】澜沧江漫湾水库防洪优化调度的实例分析结果表明:所提出的两层嵌套方法计算效率较高,对于100年一遇和10年一遇的洪水事件,洪峰分别从12010 m^(3)/s减少到10611 m^(3)/s和从5003 m^(3)/s减少到3351 m^(3)/s,分别减少了11.6%和33.0%,洪水波动幅度分别降低了94.5%和8.8%,极大地缓解了下游防洪压力。此外,与不考虑泄洪闸门调度的传统防洪调度模型相比,所提出的模型能生成更加符合实际、更易于执行的防洪调度方案。【结论】该方法能够实现水库防洪优化调度向泄洪设施运行控制的精细化转变,对于增强防洪优化调度成果的可操作性、提升水库防洪调度管理水平具有一定意义。 展开更多
关键词 防洪调度 泄洪设施闸门 两层嵌套方法 闸门组合表 影响因素
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城市地表径流内涝关系与排洪道优化设计研究——以兰州市为例 被引量：3
12
作者 陈金林 李鑫 +1 位作者 余建平 李计生 《灾害学》 CSCD 北大核心 2024年第2期6-11,20,共7页
为探究暴雨后地表径流与城市内涝关系,以兰州市为例,利用ArcGIS软件对其数字高程模型进行水文分析,获得了兰州市地表径流空间分布。根据地表径流空间分布规律,从城市全局视角分析了兰州市城市内涝问题,并对兰州市现有排洪道进行了优化... 为探究暴雨后地表径流与城市内涝关系,以兰州市为例,利用ArcGIS软件对其数字高程模型进行水文分析,获得了兰州市地表径流空间分布。根据地表径流空间分布规律,从城市全局视角分析了兰州市城市内涝问题,并对兰州市现有排洪道进行了优化。结果表明:易涝路段与径流路径具有高度相关性,地表径流流经大部分内涝路段,导致内涝发生,且径流路径的密集程度与内涝的严重程度相关,其中城关区最为严重,七里河区与西固区次之,安宁区相对轻微,符合兰州市现实情况,说明了该模型方法的正确性;内涝点集中分布在建筑用地、裸地(水泥地面等)区域,表明城市下垫面的高不透水率是造成道路积水的原因之一;优化后的排洪道使易涝区域的雨水就近排入洪道,减少了薄弱地区洪水冲入城市街道的可能性,减轻了地下排水设施的排水压力,在一定程度上能够解决城市内涝问题;将山地原始沟渠巩固、加宽、延长为新建排洪道,减少了发生山洪的风险。因该研究区域黄河穿城而过,地表径流最终通过排洪道汇入黄河,故该方法可为我国后续整个黄河流域、长江流域“一河一盘棋”的整体防洪研究提供参考。 展开更多
关键词 城市内涝 ArcGIS 地表径流 排洪道 一河一盘棋 甘肃兰州
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弗劳德数及雷诺数对泄洪洞高速水流掺气的影响 被引量：1
13
作者 马斌 张子良 +2 位作者 缑文娟 张楠 王天源 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期110-120,共11页
基于两河口电站深孔泄洪洞建立试验模型,研究弗劳德数及雷诺数对高速水流掺气的影响。研究结果表明:随着弗劳德数及雷诺数的增大,水流掺气效果增强,且同断面掺气浓度分别呈“C”形分布、“S”形分布及“一”字分布;将测量断面相对位置... 基于两河口电站深孔泄洪洞建立试验模型,研究弗劳德数及雷诺数对高速水流掺气的影响。研究结果表明:随着弗劳德数及雷诺数的增大,水流掺气效果增强,且同断面掺气浓度分别呈“C”形分布、“S”形分布及“一”字分布;将测量断面相对位置与断面掺气浓度分布规律对比得出,挟气区、耗散区、均匀掺气区的相对位置分别为0~1,1~1.5及1.5以后;水流底部掺气浓度沿程逐渐减小,平均掺气浓度沿程先增大后减小,且水流底部掺气浓度随着弗劳德数及雷诺数的增大而逐渐增大,平均掺气浓度随着弗劳德数的增大及雷诺数的减小而逐渐增大;还研究总结了空腔负压、通风井底部、空腔末端附近及水流脉动压强的优势频率范围,分析了空腔长度、保护长度、气水比及空腔负压指数与弗劳德数的变化关系。 展开更多
关键词 泄洪洞 高速水流 掺气浓度 弗劳德数 雷诺数 脉动压强
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三峡大坝运行20年泄洪安全评价 被引量：4
14
作者 段文刚 胡晗 侯冬梅 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第6期178-186,共9页
近年来国内外高坝泄水建筑物破坏事故时有发生,三峡大坝泄洪流量和落差大,泄洪功率居世界第一,其泄洪安全备受关注。结合三峡大坝自2003年蓄水以来的历次水力学原型观测和以往水工模型试验结果,围绕泄水建筑物布置、泄流能力、动水压强... 近年来国内外高坝泄水建筑物破坏事故时有发生,三峡大坝泄洪流量和落差大,泄洪功率居世界第一,其泄洪安全备受关注。结合三峡大坝自2003年蓄水以来的历次水力学原型观测和以往水工模型试验结果,围绕泄水建筑物布置、泄流能力、动水压强、水流空化、水流掺气与通气风速、空蚀磨损、消能防冲7个要素指标,依据有关技术标准和工程经验建立了一套完整的高坝泄洪安全评价方法,提出了定性标准和量化阈值,并据此对三峡大坝深孔、表孔、排沙孔和排漂孔进行泄洪安全评价。结果表明:大坝泄水建筑物布置是合理的;大坝实际泄流量与设计值符合良好;大坝泄洪流道未见空蚀磨损破坏;三峡大坝运行20 a,泄水建筑物和坝下消能区运行性态正常,泄洪安全可靠。 展开更多
关键词 泄洪安全 泄水建筑物 泄流能力 水流掺气 空蚀磨损 消能防冲 三峡大坝
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狭窄河道小交角溢洪道燕尾坎挑流消能研究 被引量：2
15
作者 郭红民 康文博 +2 位作者 王晓军 郭佳 康建军 《水电能源科学》 北大核心 2024年第1期125-128,124,共5页
狭窄河道小交角溢洪道挑流空间有限,流量变化大时挑流落点不稳定。为研究这种特殊地形下燕尾挑坎消能效果,依托某实际工程,采用数值模拟的方法拟定多种燕尾挑坎方案,研究了在狭窄河道小交角溢洪道条件下燕尾桃坎的消能效果。结果表明,方... 狭窄河道小交角溢洪道挑流空间有限,流量变化大时挑流落点不稳定。为研究这种特殊地形下燕尾挑坎消能效果,依托某实际工程,采用数值模拟的方法拟定多种燕尾挑坎方案,研究了在狭窄河道小交角溢洪道条件下燕尾桃坎的消能效果。结果表明,方案2消能效果最优,当开口与燕尾宽度比为1且开口与溢洪道宽度比为0.5时水舌掺气效果最好,水流入水前能削减更大流速,在满足起挑前提下增大跌坎角度有利于水舌纵向拉伸,提高消能利用空间。最后复核了该方案在不同梯级流量时的消能冲刷情况,发现方案2挑坎在小流量和大流量泄洪时水舌落点依然稳定,冲坑对建筑物不构成安全威胁。 展开更多
关键词 燕尾挑坎 溢洪道 狭窄河道 冲刷 数值模拟
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拱坝坝身泄洪孔道脉动压力分布规律及其振动特征 被引量：1
16
作者 龚成勇 谢庚淼 +3 位作者 樊新建 许浪 陈超 梁康 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期958-970,共13页
【目的】高拱坝坝身泄洪安全研究涉及泄洪孔道设计、结构强度、泄洪过程中的水流压力分布和流态特性等方面。【方法】以某坝高为270 m拱坝为研究对象,利用计算流体力学模拟坝身泄洪孔道流场并分析其脉动压力分布特征,利用流体/结构耦合... 【目的】高拱坝坝身泄洪安全研究涉及泄洪孔道设计、结构强度、泄洪过程中的水流压力分布和流态特性等方面。【方法】以某坝高为270 m拱坝为研究对象,利用计算流体力学模拟坝身泄洪孔道流场并分析其脉动压力分布特征,利用流体/结构耦合有限元模拟最不利工况压力脉动与坝体结构振动特征,解析泄流激励下高拱坝坝身振动机理。【结果】研究结果表明,拱坝坝身泄洪孔道内脉动压力变化极为复杂,其中表孔脉动压力最大值为133.25 kPa,最小值为29.48 kPa;中孔脉动压力最大值为5274.99 kPa,最小值为953.24 kPa.拱坝坝身泄洪孔道脉动压力在频域的能量分布均具有低频的特征,主能量分布在0~10 Hz的频率范围内。在泄流激励条件下,拱坝坝身总位移随脉动压力变化呈现一定周期性,且随周期总位移逐渐衰减,总位移值与脉动压力在同周期内先增大后减小,总位移值在1.2 s增大至最大值0.2120 cm,对应泄洪孔道脉动压力增大至极大值;拱坝坝身等效应力和等效应变的变化规律基本一致,1.2 s时等效应力和等效应变极大值分别为1426.60 kPa、7.49×10^(-5),且同周期内脉动压力呈现同样的变化趋势,拱坝坝身等效应力和等效应变与脉动压力变化具有完全的相关性。 展开更多
关键词 拱坝泄洪孔道 数值模拟 时均压力 脉动压力 流固耦合模型 振动机理
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渐扩式台阶泄洪道消能特性及优化研究
17
作者 王继保 陈学艳 +2 位作者 胡寒冰 肖发新 李琦 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期20-24,共5页
台阶式泄洪道的结构设计和消能问题一直是台阶式泄洪道工程设计的重点.在实际工作中,通过物理模型试验和数值模拟的方法来进行结构形式和消能率的优化研究.本文通过物理模型试验,对长阳土家族自治县枝柘河流域防洪治理工程中的高陡坡渐... 台阶式泄洪道的结构设计和消能问题一直是台阶式泄洪道工程设计的重点.在实际工作中,通过物理模型试验和数值模拟的方法来进行结构形式和消能率的优化研究.本文通过物理模型试验,对长阳土家族自治县枝柘河流域防洪治理工程中的高陡坡渐扩式台阶泄洪道水力学特性进行了试验研究,并对其结构进行了优化设计.研究表明,本工程中渐扩式台阶泄洪道总体结构设计新颖合理,但存在转弯段结构设计问题.经过优化设计后,泄洪道水流流态良好,在设计工况时消能率达98%,达到预期消能目的. 展开更多
关键词 台阶式泄洪道 结构优化 模型试验 消能率
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冲沙放空洞边墙空蚀破坏原因反馈分析及改造体型优化研究
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作者 高建标 王志刚 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第S2期508-515,共8页
为弄清冲沙放空洞边墙发生局部空蚀破坏原因,寻求切实可行的改进措施和修复方案,为修复提供技术支持,为制定合理的运行调度方式提供科学依据。以完建体型为基础,建立冲沙放空洞局部常压(1:25)、减压(1:30)水工模型,按照原型试验工况进... 为弄清冲沙放空洞边墙发生局部空蚀破坏原因,寻求切实可行的改进措施和修复方案,为修复提供技术支持,为制定合理的运行调度方式提供科学依据。以完建体型为基础,建立冲沙放空洞局部常压(1:25)、减压(1:30)水工模型,按照原型试验工况进行全面反演试验,从水流流态、掺气空腔形态、掺气效果、压强分布及水流近壁掺气浓度等综合分析论证两侧边墙发生局部空蚀破坏的原因。结果显示:侧扩水流与边墙交汇后在扩散段发生分离造成压力降低并产生较大负压,实测最大负压达-46.7 kPa,水流空化数仅0.08,水流噪声最大声压级增量达10.0 dB,远大于水流初生空化判别值5.0~7.0 dB,且洞口流速高达36 m/s左右,从而诱发边墙空化水流。另一方面边墙存在较大范围清水掺气盲区,缺乏有效的掺气保护,是发生空蚀破坏的原因之一。提出的推荐体型将原渐扩修改为突扩形式,并设置梯形突扩收缩坎控制边墙水翅的强度。在不同工况下,都能形成较长和稳定的侧空腔,下游边墙和底板压力分布合理,模型掺气浓度最小值为1.4%,说明具备较好的掺气能力。原型过流试验测量边墙水流噪声声压级最大增量仅3.5 dB,表明没有发生空化水流,经过多年运行,并末出现严重空蚀破坏情况。 展开更多
关键词 冲沙放空洞 空蚀破坏 掺气浓度 水流空化数 突扩突跌 梯形突扩收缩坎 侧空腔 原型观测
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基于数值模拟的溢洪道水流沿程变化与护坡高度合理性分析 被引量：3
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作者 李勇 李松平 +2 位作者 杨炬敏 袁吉娜 刘洁 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期399-408,共10页
为研究溢洪道水力特性,验证工程设计方案合理性。基于SolidWorks软件建立溢洪道三维数值模型,使用Fluent软件,运用VOF方法和RNG k-ε湍流模型闭合N-S方程,对沟水坡水库溢洪道进行数值模拟。通过数值模拟得到的溢洪道水力特性数据与物理... 为研究溢洪道水力特性,验证工程设计方案合理性。基于SolidWorks软件建立溢洪道三维数值模型,使用Fluent软件,运用VOF方法和RNG k-ε湍流模型闭合N-S方程,对沟水坡水库溢洪道进行数值模拟。通过数值模拟得到的溢洪道水力特性数据与物理模型试验结果进行分析对比,并进一步分析溢洪道水流沿程变化规律,研究表明数值模型的可信度较高,可采用数值仿真方法对溢洪道结构进行优化。同时发现在30 a一遇洪水工况下溢洪道混凝土护坡高度不能满足正常泄洪的问题,提出在斜坡段设置两级水垫塘、加高消力池段护坡高度和缩短尾水渠长度的优化方案;利用数值模拟,分析验证了优化方案的可行性,为工程设计优化提供依据。研究成果为同类溢洪道工程采用数值仿真模拟提供了技术支撑。 展开更多
关键词 数值模拟 溢洪道 水面线 护坡高度 优化方案
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溢洪道转弯段消力池水力特性优化模拟 被引量：2
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作者 史修府 牧振伟 +2 位作者 吕智 张猛强 张红红 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第12期91-100,共10页
溢洪道转弯段消力池受弯道离心力和惯性力影响,往往会出现流态不佳、两岸水深和流速分布不均等不良水力现象。为探索该复杂水流问题,以新疆XBT水库溢洪道消力池为研究对象,设计17个模拟方案,将流态、水深、平均流速和消能率作为研究指... 溢洪道转弯段消力池受弯道离心力和惯性力影响,往往会出现流态不佳、两岸水深和流速分布不均等不良水力现象。为探索该复杂水流问题,以新疆XBT水库溢洪道消力池为研究对象,设计17个模拟方案,将流态、水深、平均流速和消能率作为研究指标进行分析与评价。研究表明:不同模拟方案对转弯段消力池内部水力特性影响不同;为改善转弯段消力池内不良水力现象,将池深加深至6.55 m、采用矩形敞口出口型式并联合9根交错糙条可取得最佳流态,即中后段壅水问题得到解决并消除了凹岸水流溢出边墙现象,此时凹岸水深相较原方案降低30.22%,两岸水位差仅为0.02 m;通过对消力池内典型断面平均水深和动能计算,消力池出口断面平均水深相较原方案降低了49.97%,消能率由18.97%提高至62.63%。 展开更多
关键词 转弯段消力池 辅助消能工 水力特性 消能率 数值模拟 溢洪道
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