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城市污水提升双层泵站阶梯消能工水力特性分析及改善 被引量:1
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作者 徐辉 谢锋 +4 位作者 张睿 冯建刚 周旻哲 李广磊 饶宁 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期81-89,共9页
为改善城市污水提升双层泵站阶梯消能工的水力流态和消能率,减少阶梯表面冲击影响,基于数值模拟方法,采用RNG k-ε湍流模型和VOF模型分析了阶梯消能工的水力特性,针对阶梯消能工中水流存在的主流偏右和“水翅”等不良流态,提出“分流坎... 为改善城市污水提升双层泵站阶梯消能工的水力流态和消能率,减少阶梯表面冲击影响,基于数值模拟方法,采用RNG k-ε湍流模型和VOF模型分析了阶梯消能工的水力特性,针对阶梯消能工中水流存在的主流偏右和“水翅”等不良流态,提出“分流坎+导流墩+阶梯尾坎”的组合式整流优化方案并分析其优化效果。结果表明:分流坎可以有效增加阶梯左侧的流量,改善偏流的不良流态;导流墩和阶梯尾坎可以减小并均化阶梯出口断面的水流轴向速度,抑制“水翅”的产生;在泵站设计流量工况下,组合式阶梯消能工第一级阶梯的总流量分配均匀度提高了0.42,水平面左侧的最大压强减小了17%,右侧的最大压强减小了21%,组合式阶梯消能工的消能率提升了4.12%。 展开更多
关键词 城市污水提升泵站 阶梯消能工 水力特性 整流措施 数值模拟
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导鱼墩对鱼道进口水力特性及诱鱼效果的影响 被引量:2
2
作者 邓斌 谢颜武 +3 位作者 甘茂辉 瞿超雄 蒋昌波 张家强 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期80-88,共9页
位于电站尾水口附近的鱼道进口,往往受运行工况、进口布置等多方面的影响,使得鱼类难以找到进口并进入鱼道内部。针对以上问题,该研究以某水电工程位于电站尾水口附近的鱼道进口为例,提出在进口附近布置多个导鱼墩,并建立了三维水动力... 位于电站尾水口附近的鱼道进口,往往受运行工况、进口布置等多方面的影响,使得鱼类难以找到进口并进入鱼道内部。针对以上问题,该研究以某水电工程位于电站尾水口附近的鱼道进口为例,提出在进口附近布置多个导鱼墩,并建立了三维水动力数值模型及正态比尺为1∶25的物理模型;在此基础上,设置2种电站机组运行工况、3种导鱼墩间距、2种导鱼墩摆放角度共12种工况开展试验,并设置2种电站机组运行工况下的无导鱼墩情况作为对照,探索导鱼墩对鱼道进口水力特性及诱鱼效果的影响,以期提高鱼类找到进口并进入鱼道内部的可能。试验结果表明,电站尾水口附近的鱼道进口未设置导鱼墩时,2种电站机组运行工况下皆会出现较大的漩涡,这对鱼类的上溯将产生影响;设置导鱼墩后可改善进口附近的水流流态,减弱电站尾水对进口诱鱼水流的影响,使得诱鱼水流易被鱼类识别。导鱼墩背水面形成的小于0.2 m/s的流速区域,为鱼类上溯提供了休息区,以便积蓄力量继续上溯。相比于未设导鱼墩时,设置导鱼墩后平均上溯成功率有所提高,一台电站机组运行工况下提高了11.2~32.5个百分点,两台电站机组运行工况下提高了8.1~35.6个百分点。导鱼墩摆放方式相同,在两台电站机组运行情况下,诱鱼效果较佳。电站机组运行工况相同、角度一定、相对间距为5时诱鱼效果最佳;相对间距一定、角度为60°时,诱鱼效果较佳。该研究结果可为优化电站尾水口附近鱼道进口设计提供重要参考。 展开更多
关键词 渔业 鱼道进口 导鱼墩 水力特性 诱鱼效果
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背水面齿角度对齿形迷宫流道灌水器水力特性及抗堵性能的影响
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作者 郑健 陈娅 +2 位作者 赵雨露 张国维 王燕 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第4期357-363,共7页
为优化齿形迷宫流道灌水器的流道结构,应用CFD数值模拟方法,对背水面齿角度分别为0°,10°,19°,30°和45°的齿形迷宫流道灌水器进行固液两相流数值模拟计算,研究不同背水面齿角度流道内流速、湍动能、涡旋分布规... 为优化齿形迷宫流道灌水器的流道结构,应用CFD数值模拟方法,对背水面齿角度分别为0°,10°,19°,30°和45°的齿形迷宫流道灌水器进行固液两相流数值模拟计算,研究不同背水面齿角度流道内流速、湍动能、涡旋分布规律及颗粒运动轨迹等.结果表明:齿形迷宫流道灌水器流态指数和流量系数均与背水面齿角度呈正相关关系,背水面齿角度为0°时,水力性能最佳;随着背水面齿角度的增大,灌水器流道内流速整体呈减小趋势;流道内湍动能随背水面齿角度的增大而增强;通过Ω涡识别法发现随着背水面齿角度的增大,流道内涡旋运动区域面积减小且强度减弱;颗粒在5种背水面齿角度流道内最长停留时间分别为1.92,3.77,4.37,0.87,0.82 s,背水面齿角度为45°时,灌水器抗堵塞性能相对较优.模拟结果证明适当改变背水面齿角度,采用不对称流道形式,有利于提高灌水器的性能. 展开更多
关键词 迷宫灌水器 背水面 齿角度 水力特性 抗堵性能
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抽水蓄能电站同发同抽不等流量运行的水力特性研究
4
作者 陈青生 刘天凤 +1 位作者 孙纪阳 徐津 《三峡大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期28-35,共8页
为研究抽水蓄能电站同发同抽不等流量运行时的水力特性,本文基于某抽水蓄能电站下库侧式进/出水口的设计参数,采用有限体积法,对不同抽发流量比进行了三维水动力的数值模拟,比较分析了引水渠流态、孔道流速分布、孔道流量分配以及水头... 为研究抽水蓄能电站同发同抽不等流量运行时的水力特性,本文基于某抽水蓄能电站下库侧式进/出水口的设计参数,采用有限体积法,对不同抽发流量比进行了三维水动力的数值模拟,比较分析了引水渠流态、孔道流速分布、孔道流量分配以及水头损失系数等水力特性.研究结果表明,不同流量比下引水渠内发电出流侧均会产生旋涡,但渠内主流位置、旋涡和绕流范围不同;流量比对出流(发电)单元孔道流态影响不大,对进流(抽水)单元孔道流态产生了一定影响;出流(发电)单元的流量分配比标准差随流量比增加略微下降,入流(抽水单元)的流量分配比与抽发流量比无关;当抽水蓄能电站进行同发同抽不等流量运行时,综合考虑引水渠流态与孔道流态,建议选择抽发流量比为2.0及以上运行. 展开更多
关键词 抽水蓄能电站 侧式进出水口 同发同抽 数值模拟 水力特性
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折板倾角对深隧入流对称型折板式竖井水力特性影响研究
5
作者 陈珺 梁培德 +1 位作者 曾睿 陆迎香 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第5期195-200,共6页
在全球气候变暖,城镇化率升高的背景下,极端暴雨对现有的城市排水系统带来了巨大的挑战。为应对城市内涝,深层隧道排水系统被越来越多的应用于大型城市中,而入流竖井是该排水系统重要的组成部分。为分析折板倾角对深隧入流对称型折板式... 在全球气候变暖,城镇化率升高的背景下,极端暴雨对现有的城市排水系统带来了巨大的挑战。为应对城市内涝,深层隧道排水系统被越来越多的应用于大型城市中,而入流竖井是该排水系统重要的组成部分。为分析折板倾角对深隧入流对称型折板式竖井水力特性的影响,基于Realizable k-ε模型和VOF方法建立了三维紊流数学模型,分别对折板倾角为0°、8°、10°和12°的竖井进行数值模拟,得到无量纲流量(Q^(*))为0.056~0.168时,竖井的水流流态、流速分布、压强分布和竖井消能率。结果表明,随着折板倾角的增大,水流流态呈现撞壁受限流-临界流-自由跌流的转变,折板间壅水高度减小,气体占比上升,泄流量增加;水流在折板间摆动幅度减小,掺混程度减弱,导致折板前缘水流流速增加。竖井壁面压强主要由静水压强和动水压强组成,静水压强是主要影响因素,随着倾角增加,压强随之减小。折板倾角对竖井消能率的影响随流量发生变化,大流量泄流工况下竖井的消能率要低于小流量工况。小流量泄流时,水流直接跌落在折板上,消能率随折板倾角的增大而减小;大流量泄流时,水流直冲对侧井壁,消能效果降低,故折板倾角增加,消能率先增大后减小。研究成果可为深隧工程中的竖井折板倾角的设计提供参考。 展开更多
关键词 对称型折板式竖井 折板倾角 数值模拟 水力特性 消能率
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抽水蓄能电站同发同抽运行下竖井式进/出水口的水力特性研究 被引量:2
6
作者 徐振鹏 陈青生 徐津 《水电能源科学》 北大核心 2025年第2期181-185,共5页
抽水蓄能电站具有灵活的运行方式,有时需采用不同水力单元机组同时处于发电和抽水的运行方式,以改善电网的供电质量。为研究同发同抽运行时竖井式进/出水口的水力特性,基于某抽水蓄能电站上水库竖井式进/出水口的体型及设计参数,采用水... 抽水蓄能电站具有灵活的运行方式,有时需采用不同水力单元机组同时处于发电和抽水的运行方式,以改善电网的供电质量。为研究同发同抽运行时竖井式进/出水口的水力特性,基于某抽水蓄能电站上水库竖井式进/出水口的体型及设计参数,采用水动力模型方法,开展了两水力单元在同发同抽运行工况下的数值仿真计算,对孔道流量分布、流速分布及其不均匀性以及进、出流水力单元的间距进行了分析。结果表明,同发同抽运行工况下两水力单元间水流的“短路”流动将加剧进流水力单元孔道流量分布的不均匀性,对出流水力单元的流量分布、孔道流速分布基本不产生影响;同发同抽运行工况下两水力单元间的相对间距大于13.1时,进流水力单元的这种流量不均性将会得到解决。 展开更多
关键词 抽水蓄能电站 同发同抽 竖井式进/出水口 水力特性 数值模拟
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导、隔板倾斜对竖缝式鱼道水力特性的影响 被引量:1
7
作者 严孝明 郑铁刚 +5 位作者 金瑾 孙双科 温静雅 石凯 周荣攀 黄忠玉 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第2期155-162,共8页
为了明晰鱼道在建造以及组装时产生的误差对其内部水力特性的影响,针对导、隔板倾斜类误差展开研究.当前国内外竖缝式鱼道应用广泛,但在前期的鱼道工程现场勘测中,施工误差普遍存在于鱼道中,针对导、隔板倾斜类型的误差并依据现场对该... 为了明晰鱼道在建造以及组装时产生的误差对其内部水力特性的影响,针对导、隔板倾斜类误差展开研究.当前国内外竖缝式鱼道应用广泛,但在前期的鱼道工程现场勘测中,施工误差普遍存在于鱼道中,针对导、隔板倾斜类型的误差并依据现场对该误差情况的统计,采用三维数值模拟的方法,并通过物理模型试验对数学模型计算参数进行修正,在倾斜角度±15°的范围内每隔5°共测试了7种计算工况.结果表明:导、隔板倾斜(倾斜角度±15°内)后,鱼道池室内水流结构的二维特性所受影响有限且不足以造成不同规律;主流轨迹线范围增大,主流流速的衰减效果更加明显;目标导、隔板竖缝处的紊动能整体高于鱼类偏好紊动能上限,高总水力应变的分布范围明显增大,且有随着导、隔板倾斜幅度增大而增大的趋势;目标导、隔板下游竖缝平均流速有所升高. 展开更多
关键词 导、隔板倾斜 水力特性 竖缝式鱼道
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基于闸堰联调的明渠水力特性与流量调控模型 被引量:1
8
作者 高原源 韩兴 +3 位作者 杨逸飞 冯康尧 胡踊跃 魏新华 《农业工程学报》 北大核心 2025年第11期115-123,共9页
针对西北干旱地区明渠灌溉过程中下游流量调控不精准造成水资源利用率低、农作物减产等问题,该研究提出一种基于闸堰串联的明渠流量调控方法。首先通过对明渠中闸门与堰的水力特性和流量公式进行理论分析,结合FLUENT流体仿真与单因素试... 针对西北干旱地区明渠灌溉过程中下游流量调控不精准造成水资源利用率低、农作物减产等问题,该研究提出一种基于闸堰串联的明渠流量调控方法。首先通过对明渠中闸门与堰的水力特性和流量公式进行理论分析,结合FLUENT流体仿真与单因素试验探明了影响闸堰联调下明渠流量的关键参数为闸前水位、闸前流速、闸门开度和堰前水位,且闸前水位、闸前流速和闸门开度与下游流量呈正相关,而堰前水位与下游流量呈负相关。进一步探究因素间交互作用并构建精准流量调控模型,选取上述4个关键参数为试验因素,以下游流量为评价指标,开展box-behnken design(BBD)响应面试验。仿真试验结果表明,闸门开度与闸前水位、闸门开度与堰前水位的交互项对下游流量影响显著,增加闸门开度和闸前水位,降低闸前流速和堰前水位,可提高下游液位和流量的稳定性;基于响应面建立的明渠流量调控模型决定系数R^(2)=0.9905,具有较好的预测精度。最后通过对现有手动闸门进行自动化改造,搭建了用于明渠流量调控的田间试验平台。田间试验结果表明,基于闸堰联调的明渠流量调控模型控制误差小于12%。研究可为灌区明渠流量调控提供思路。 展开更多
关键词 灌溉 明渠 水力特性 闸堰联调 流量控制
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趾墩-梯形墩联合消能工水力特性 被引量:1
9
作者 赵乾 牧振伟 +2 位作者 周凯 高尚 张红红 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第1期120-128,共9页
针对原消力池流态紊乱、水面波动大,形成的远驱式水跃对护坦造成冲刷破坏等问题,采取趾墩-梯形墩联合消能的方式,对水力特性展开研究。通过模型试验结合数值模拟方法,研究了不同流量下的消能变化规律,分析了水流能量转化过程,计算了流... 针对原消力池流态紊乱、水面波动大,形成的远驱式水跃对护坦造成冲刷破坏等问题,采取趾墩-梯形墩联合消能的方式,对水力特性展开研究。通过模型试验结合数值模拟方法,研究了不同流量下的消能变化规律,分析了水流能量转化过程,计算了流速减速比。结果表明:趾墩-梯形墩联合消能工,当双排梯形墩交错布置时,在3种流量工况下,减速比分别为60.00%、75.34%、73.75%,相较原消力池,跃长依次缩减11.29%、14.17%、10.22%。按照消能方式可分为4个区域:收缩分流区、水跃旋滚区、两侧漩涡区和跃后主流区。该研究可为联合消能工设计及消力池体型优化提供参考依据。 展开更多
关键词 消力池 水力特性 水跃 趾墩-梯形墩 消能
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八堡船闸常水位输水系统水力特性原型观测 被引量:1
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作者 徐玉明 严秀俊 +1 位作者 李海健 蔡致远 《水利水运工程学报》 北大核心 2025年第2期56-63,共8页
八堡船闸为中国首座在强涌潮河段双线同时新建的1000 t级船闸,是继三堡船闸后第二个连接京杭大运河和钱塘江的水上交通枢纽。通过对船闸无水、平水及常水位条件下输水系统的观测,掌握阀门启闭特性及闸室输水水力特性,为保障船闸安全、... 八堡船闸为中国首座在强涌潮河段双线同时新建的1000 t级船闸,是继三堡船闸后第二个连接京杭大运河和钱塘江的水上交通枢纽。通过对船闸无水、平水及常水位条件下输水系统的观测,掌握阀门启闭特性及闸室输水水力特性,为保障船闸安全、高效运行提供依据。观测表明:船闸阀门运转稳定,阀门油压机启闭力均满足设计要求,短廊道集中输水系统整体消能布置较好,闸室水位变化平稳、进出口水流流态良好,船闸能够安全运行和高效通航。 展开更多
关键词 输水系统 水力特性 原型观测
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大型船舶海水开式冷却系统管网水力特性仿真研究
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作者 张晓阳 刘毅 +3 位作者 潘锦平 马军 周炫 张宇伦 《船海工程》 北大核心 2025年第2期46-52,共7页
为验证某大型船舶海水开式冷却系统自身阻力及运行工况对各类冷却末端用户供水流量和压力的影响。通过兆龙消防工程CAD软件,建立冷却系统管网三维模型,计算管网流场及水力特性,分析不同工况下冷却用户的流量及压力偏差。通过对冷却供水... 为验证某大型船舶海水开式冷却系统自身阻力及运行工况对各类冷却末端用户供水流量和压力的影响。通过兆龙消防工程CAD软件,建立冷却系统管网三维模型,计算管网流场及水力特性,分析不同工况下冷却用户的流量及压力偏差。通过对冷却供水系统管网的优化分析,得出用户数量、用户冷却水流量、泵布置位置、水灭火系统上下环管破裂情况、管路阻力等对系统管水力特性和流量、压力分配比例的影响。目前系统配置的20台海水冷却泵全部开启可支撑管网系统正常工作,满足各冷却用户的冷却水流量需求;环状管网结构比较有利于分散管网上的水流和路径,对于抵抗局部管网破裂这类事故有较高的韧性和可靠性。 展开更多
关键词 大型船舶 冷却水系统 水力特性 仿真研究
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导流坎对大流量旋流竖井水力特性的影响研究
12
作者 成伟 何小泷 +1 位作者 刘要来 张建民 《水电能源科学》 北大核心 2025年第10期70-74,共5页
旋流竖井在高水头大流量条件下运行时,涡室旋流与引渠来流剧烈碰撞,严重影响水流平稳顺利起旋。对此,通过物理模型试验初步确定了导流坎设计优化原则,并利用数值模拟方法进一步探究不同流量下设置导流坎对旋流竖井流态、压强、流速及空... 旋流竖井在高水头大流量条件下运行时,涡室旋流与引渠来流剧烈碰撞,严重影响水流平稳顺利起旋。对此,通过物理模型试验初步确定了导流坎设计优化原则,并利用数值模拟方法进一步探究不同流量下设置导流坎对旋流竖井流态、压强、流速及空化等水力特性的影响。结果表明,高水头大流量条件下,在上涡室增设导流坎能够有效避免旋流与引渠来流在涡室进口剧烈碰撞,保证水流平稳进入涡室起旋;上涡室进口水深不同流量下降低了48%~54%,引渠与涡室水流衔接平顺;下涡室通气孔掺气速率增加了1.3~1.9倍,竖井段边壁最小水流空化数增大了29%~38%。因此,设置导流坎可提高旋流竖井的泄洪能力,设置导流坎后可适当减小涡室直径以节省工程投资。 展开更多
关键词 导流坎 大流量 旋流竖井 水力特性 数值模拟
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糙率对长距离输水管线水力特性的影响及应对措施
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作者 后小霞 徐晓东 +3 位作者 石韬 赵峰 姜治兵 韩松林 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第8期208-216,共9页
长距离输水管道在运行初期管线糙率一般较小,运行一定年限后糙率逐渐增大,糙率大小直接影响工程输水能力和运行安全,开展糙率对稳定运行工况和过渡过程中管线水力特性的影响研究,并提出应对糙率变化的措施是保证工程长久高效运行的必要... 长距离输水管道在运行初期管线糙率一般较小,运行一定年限后糙率逐渐增大,糙率大小直接影响工程输水能力和运行安全,开展糙率对稳定运行工况和过渡过程中管线水力特性的影响研究,并提出应对糙率变化的措施是保证工程长久高效运行的必要条件。以引绰济辽工程有压管线段206 km长的PCCP管为例,采用一维特征线法分析糙率变化对管线输水能力和过渡过程中水力特性的影响。研究表明:在稳定运行工况下当管线糙率偏大,管线引用流量减小,管线沿程水头损失增加,阀前管道压力减小,而阀后管道压力增大;在过渡过程中随糙率增大,水锤波传播的摩阻增大,管线压力与调压室水位极值均发生一定变化,工程设计时需考虑一定压力富裕度;采用改变管线阀门开度的方式应对管线糙率变化带来的风险,既能保证工程引用流量,又能将管线压力控制在安全范围之内。研究成果可为长距离输水管线糙率变化应对措施提供参考。 展开更多
关键词 长距离输水管线 糙率 水锤防护 过渡过程 过流能力 水力特性
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导叶高度改变对旋流器内部水力特性影响分析
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作者 卫松 李永业 +2 位作者 张向东 张林 刘盈含 《节水灌溉》 北大核心 2025年第4期53-60,共8页
为了探究导叶片式旋流器结构参数的变化对旋流器内部水力特性的影响,采用数值模拟与物理实验相结合的方法,将导叶高度这一结构参数作为研究对象,对不同导叶高度旋流器的水力性能进行分析。结果表明:在导叶直段和扭曲程度较小的扭曲段,... 为了探究导叶片式旋流器结构参数的变化对旋流器内部水力特性的影响,采用数值模拟与物理实验相结合的方法,将导叶高度这一结构参数作为研究对象,对不同导叶高度旋流器的水力性能进行分析。结果表明:在导叶直段和扭曲程度较小的扭曲段,轴向速度在导叶表面附近较低,而在管道中心和导叶远处较高。对于扭曲程度较大的扭曲段,轴向速度从迎水面至背水面逐渐增加,并且随着导叶高度的增加而增加;导叶直段的径向速度较低,而在扭曲段,径向速度随着扭曲程度的增加而增大。在迎水面附近,径向速度朝向管道轴线,而在背水面附近则朝向管道壁,这两种速度模式交替出现;导叶扭曲程度的增加导致断面周向速度增大。背水面和迎水面附近的周向速度高于远离导叶的区域,且背水面的速度高于迎水面。导叶内缘存在负周向速度区域,其极小值的绝对值随着导叶高度的增加而减小;导叶前缘和后缘的局部机械能损失随着导叶高度的增加而增大。导叶段沿程的机械能损失基本保持不变,但是导叶高度越大,损失速度越快。旋流器的机械效率随着导叶高度的增加而降低,而随着雷诺数的增加而提高。研究结论为进一步优化旋流器结构参数提供理论依据。 展开更多
关键词 旋流器 螺旋流 导叶高度 旋流特性 水力特性
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南水北调东线工程泗洪站—睢宁站河段水力特性分析
15
作者 卞新盛 朱铃钰 +2 位作者 闻昕 王怡波 吴志峰 《水利水运工程学报》 北大核心 2025年第3期37-44,共8页
南水北调东线工程具有输水线路长、影响因素多、工况变化复杂等特点,解析河道水力特性是保障大型梯级泵站安全高效运行的基础。以泗洪站—睢宁站河段为研究对象,基于MIKE11建立一维河道水动力模型,从槽蓄量、水力损失和水力响应特征等3... 南水北调东线工程具有输水线路长、影响因素多、工况变化复杂等特点,解析河道水力特性是保障大型梯级泵站安全高效运行的基础。以泗洪站—睢宁站河段为研究对象,基于MIKE11建立一维河道水动力模型,从槽蓄量、水力损失和水力响应特征等3个方面对河道进行水力特性分析,研究不同调水工况下河道水力参数变化规律。结果表明:水位模拟平均绝对误差为0.044m,具备较好的模拟精度;分析了河道水力损失的变化特征,提出了减少水力损失和提高输水效率的运行建议;揭示了河段水位、流量与蓄量的关系,解析了河道在复杂水力条件下的水位和流量变化特性。研究结果表明可通过调整水位合理分配槽蓄量,实现上游来水流量缓慢变化,为泵站在工况切换、应急事件下的安全运行提供参考。 展开更多
关键词 水动力模型 水力特性 MIKE11 水力响应 水力损失
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跌流式竖井泄洪洞堰顶直径对环形溢流堰水力特性的影响研究
16
作者 关容章 梁旭东 +3 位作者 徐飞 陈曾 王俊娇 王均星 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第9期99-105,共7页
跌流式竖井泄洪洞在抽水蓄能电站中应用广泛,但其进口的环形溢流堰直径设计无相关设计导则和规范借鉴,堰顶直径大小对溢流堰水力特性的影响研究有待深入。以某跌流式竖井泄洪洞为例,首先采用物理模型试验揭示了溢流堰随堰顶水头变化呈... 跌流式竖井泄洪洞在抽水蓄能电站中应用广泛,但其进口的环形溢流堰直径设计无相关设计导则和规范借鉴,堰顶直径大小对溢流堰水力特性的影响研究有待深入。以某跌流式竖井泄洪洞为例,首先采用物理模型试验揭示了溢流堰随堰顶水头变化呈现的不同流态,随后应用三维CFD数值模拟方法研究了堰顶直径分别为2、2.5、3倍竖井直径时溢流堰的水力特性。结果表明:环形溢流堰流态随堰上水头增大依次呈现自由堰流、受阻堰流、淹没堰流和孔流,流量系数逐渐减小。在堰流流态下,溢流堰六股水舌交汇后在竖井中心自由跌落,隔流墩尾部形成倒三角形进气通道;当水舌交汇程度增大,交汇中心形成低流速区,流态从自由堰流转化为受阻堰流;当堰流处于淹没出流时,流态转化为淹没堰流,交汇中心低流速区范围增大;当溢流堰下水位高于溢流堰堰顶高程,水流完全淹没竖井口,水流在淹没水头的压力作用下进入竖井,此时流态转变为孔流。随堰顶直径增大,溢流堰水舌交汇位置降低,溢流堰流态可从孔流向淹没堰流、受阻堰流过渡,泄流能力逐渐增大;当溢流堰处于堰流流态时,增大堰顶直径可降低溢流堰面负压,溢流堰过流能力略有降低。研究成果可为跌流式竖井泄洪洞溢流堰体型与尺寸设计提供借鉴。 展开更多
关键词 跌流式竖井泄洪洞 环形溢流堰 堰顶直径 堰流 孔流 水力特性
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池室内圆柱尺寸及位置变化对竖缝式鱼道水力特性的影响研究
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作者 吴熔坤 韩雷 +2 位作者 李洋 董益男 王正君 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第7期18-24,共7页
池室内布置圆柱型障碍物是改变竖缝式鱼道水流结构的一种方法。为了探究圆柱型障碍物布置对竖缝式鱼道水力特性的影响,采用了RNG k-ε湍流模型对竖缝式鱼道进行数值模拟,主要研究了圆柱型障碍物在五种不同位置及3种不同尺寸下的池室水... 池室内布置圆柱型障碍物是改变竖缝式鱼道水流结构的一种方法。为了探究圆柱型障碍物布置对竖缝式鱼道水力特性的影响,采用了RNG k-ε湍流模型对竖缝式鱼道进行数值模拟,主要研究了圆柱型障碍物在五种不同位置及3种不同尺寸下的池室水力特性,重点分析位置三处不同尺寸圆柱障碍物在不同水深断面的流态、流速、湍动能等水力特性。结果表明:在常规竖缝式鱼道的回流区设置圆柱结构,会使竖缝处流速变大;圆柱布置在常规竖缝式鱼道主流相关位置的水力特性较布置在回流区位置的水力特性更优。3种不同尺寸的圆柱布置在位置三处(定义位置三为与竖缝垂直平分线顺时针夹角为30°并距离竖缝中心2b处,b为竖缝宽度)能够显著减小池室最大流速与池室最大湍动能;与常规竖缝式鱼道比较,在位置三处布置0.5b直径圆柱,最大总水力应变增大近一倍,可能会对鱼类上溯造成不良影响;在位置三处布置1.0b直径圆柱对水流的优化效果最佳;在位置三处布置1.5b直径圆柱优化效果不及布置1.0b直径圆柱的鱼道,两种组合形式最大总水力应变与常规竖缝式鱼道最大总水力应变相近。池室内圆柱的大小与布置位置对竖缝式鱼道水力特性皆有影响,选取合理的圆柱大小与位置对竖缝式鱼道水力特性极其重要。 展开更多
关键词 竖缝式鱼道 圆柱大小 池室结构 水力特性
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明渠板式测流装置水力特性研究
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作者 张林 宋道逸 +2 位作者 李永业 蔡鸿儒 王泽 《节水灌溉》 北大核心 2025年第9期67-73,共7页
针对传统明渠流量测量装置存在结构复杂、便携性不足等问题,设计了一种便携式的矩形渠道测流装置——明渠板式测流装置。通过理论分析、物理试验结合数值模拟的方法探究了其量测性能和水力特性,结果表明:测得渠道流量Q与量测板受力FR以... 针对传统明渠流量测量装置存在结构复杂、便携性不足等问题,设计了一种便携式的矩形渠道测流装置——明渠板式测流装置。通过理论分析、物理试验结合数值模拟的方法探究了其量测性能和水力特性,结果表明:测得渠道流量Q与量测板受力FR以及板宽B有关,并建立了流量Q与量测板受力FR以及板宽B的函数关系;测板上下游断面流速分布呈现显著空间异质性,渠道下游水流受装置的影响要大于上游;各断面流速分布以渠道中垂线对称,越靠近中垂线流速越大,且最大流速点位于水面以下某个位置;矩形明渠断面垂向流速与横向流速分布均符合抛物线型公式。 展开更多
关键词 矩形渠道 明渠测流 流量量测装置 水力特性
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晋西黄土区典型人工林与天然林的植被属性对土壤水力特性的影响
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作者 吴天宇 冯天骄 +1 位作者 刘亚博 王平 《水土保持学报》 北大核心 2025年第4期148-157,167,共11页
[目的]长期植被恢复下土壤水力特性对于植被建设生态服务功能起着关键作用,为探究不同植被恢复类型下植被属性对土壤水力特性的影响机制。[方法]选取晋西黄土区典型的4种人工林与天然林(油松人工林、侧柏人工林、刺槐人工林、天然次生林... [目的]长期植被恢复下土壤水力特性对于植被建设生态服务功能起着关键作用,为探究不同植被恢复类型下植被属性对土壤水力特性的影响机制。[方法]选取晋西黄土区典型的4种人工林与天然林(油松人工林、侧柏人工林、刺槐人工林、天然次生林)为研究对象,测定林下植被多样性、植被属性及土壤持水性质,对比分析植被恢复方式对土壤水力特性的影响。[结果]1)天然次生林在树高、枝下高和冠幅上显著高于人工林,天然林树高、枝下高和冠幅与刺槐人工林相比,分别提高58.84%、254.4%和32.59%;而天然次生林Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数明显高于人工林。2)在土壤水力特性方面,天然次生林在生长季水分体积分数峰值、饱和水与田间持水量较高;人工林土壤水分体积分数,尤其是刺槐人工林始终低于天然次生林。3)土壤性质和植被属性对土壤水力特性均存在显著关系,天然林的全氮和树高相比刺槐人工林分别提高52.67%和37.04%,其林地饱和水分比刺槐人工林提高6.09%。[结论]天然次生林在调节土壤水分平衡、改良土壤水力性质上优势明显,人工林则因植被结构单一等因素,在土壤水力性质改善上存在不足。因此,黄土高原植被恢复应重视多样性提升,充分发挥天然次生林优势并结合人工林,以实现可持续发展。 展开更多
关键词 黄土高原 植被恢复 多样性指数 土壤水力特性
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梯形墩-悬栅消力池水力特性数值模拟
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作者 俞晓伟 牧振伟 高尚 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第1期66-73,共8页
针对低弗劳德数水跃消能问题,以消力池内布置的梯形墩-悬栅联合消能工为研究对象,采用RNG k-ε湍流模型和VOF法进行数值模拟,研究消力池内水力特性和消能效果.结果表明:梯形墩可有效降低消力池底板压强和入池临底流速,墩后压强低于100 ... 针对低弗劳德数水跃消能问题,以消力池内布置的梯形墩-悬栅联合消能工为研究对象,采用RNG k-ε湍流模型和VOF法进行数值模拟,研究消力池内水力特性和消能效果.结果表明:梯形墩可有效降低消力池底板压强和入池临底流速,墩后压强低于100 Pa,流速降至0.20 m/s时,随着Fr增大,压强和流速分布改善效果越显著;消力池内涡量强度最大值位于陡坡段水跃旋滚区,该区域存在明显涡核,为能量耗散主要区域,梯形墩和悬栅区域涡结构间断分布,属于弱涡结构,能量部分耗散;梯形墩-悬栅联合消力池中能量耗散主要由水跃能量耗散、梯形墩剪切耗散和悬栅沿程耗散组成,3种工况下消能率较传统消力池分别提升4.49%,9.74%,9.79%,充分发挥出联合消能工叠加消能的效果,研究结果可为类似工程消能工设计研究提供一定的参考. 展开更多
关键词 低弗劳德数水跃 梯形墩-悬栅 数值计算 水力特性 能量耗散
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