小水电尾水水轮机转轮优化研究

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作者 翟宇 李晓超 +4 位作者 马夏敏 唐华林 王雪妮 张雷克 张凯文 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第8期93-103,共11页

【目的】为解决实际小水电站工程中尾水水轮机性能较差、运行效率较低的问题,缓解转轮叶片空化现象,【方法】设计了转轮桨叶倾斜角度分别为30°和45°的两种水轮机优化方案,并基于ANSYS仿真计算软件,在设计工况下对两种转轮设... 【目的】为解决实际小水电站工程中尾水水轮机性能较差、运行效率较低的问题,缓解转轮叶片空化现象,【方法】设计了转轮桨叶倾斜角度分别为30°和45°的两种水轮机优化方案,并基于ANSYS仿真计算软件,在设计工况下对两种转轮设计方案进行了数值计算,同时对流场流态与模态分布计算结果进行了对比,根据两方案计算结果的整体流线分布、速度分布、压力分布及转轮区域涡量云图等开展流态分析,并进行干湿模态下的振型对比分析。【结果】结果显示:在设计工况下,转轮桨叶倾斜角度为45°时整体水流流态更加平稳、转轮区域压力分布更为均匀、旋涡更少,且预应力湿模态前五阶共振频率中最接近振动频率的数值仍存在40%的差异,工作环境中未产生共振现象,表明其整体性能较优。【结论】结果表明:数值模拟方法合理,模态分析与业界学者研究结果一致,所得数据具有可靠性。通过对转轮进行设计优化可提高水轮机抗空化、抗振等运行性能,对小水电站尾水水轮机优化设计提供有益参考,亦为类似工程问题改造提供了有效理论支撑。 展开更多

关键词 小水电 转轮优化 流态分析 模态分析 共振 数值模拟

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偏心渐缩管和弯管对泵站进水管道流态的影响研究

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作者 李晓超 高志锴 +5 位作者 谢敏萍 李晓鹤 罗毅 唐华林 林晓恒 李君 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期103-114,共12页

为深入研究不同偏心渐缩管长度和弯管角度对开敞式泵站进水管道水力特性的影响,探索进水管道水力性能参数随弯管角度和偏心渐缩管长度变化的规律,以黄河下游引黄提灌泵站为例,基于Fluent仿真软件,对14种不同弯管角度和偏心渐缩管长度方... 为深入研究不同偏心渐缩管长度和弯管角度对开敞式泵站进水管道水力特性的影响,探索进水管道水力性能参数随弯管角度和偏心渐缩管长度变化的规律,以黄河下游引黄提灌泵站为例,基于Fluent仿真软件,对14种不同弯管角度和偏心渐缩管长度方案进行了数值模拟,并通过评价函数对典型断面的进水管道流场进行了流态分析。对比分析方案1—5发现:偏心渐缩管长度的改变对进水管道水力损失及出口断面处的水流速度分布均匀度和速度加权平均角的影响较大,且偏心渐缩管长度分别为600、700、800 mm时进水管道水流的整体水力特性较好。对方案6—14的计算分析发现:弯管角度的变化主要对弯管段水流流态产生影响,对其他部位的水流扰动不大。进一步结合评价函数图,得出结论:①弯管角度越大,水流过渡越平稳,水力损失越小;弯管角度越小,则水力损失越大。②偏心渐缩管长度越长,出口断面水流速度分布均匀度和速度加权平均角的值越大,整流效果越好,但水力损失也越大;偏心渐缩管长度越短,整流效果越差。 展开更多

关键词 泵站 弯管 偏心渐缩管 进水流态 数值模拟

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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

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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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乡村河道治理对极端天气下洪涝灾害的影响分析:以豫北乡村为例

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作者 李晓超 周叶 +6 位作者 李晓鹤 周莹 李君 罗毅 唐华林 李尚奇 卢志扬 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第1期28-39,共12页

【目的】随着近年来强降雨引发洪涝灾害问题的日益突出,为深入探索乡村河道治理对极端天气下发生洪涝灾害的内在影响,进一步提高乡村地区河道治理水平,加强保障乡村—城市区域整体生产运行安全及人民生命财产安全能力,【方法】以豫北乡... 【目的】随着近年来强降雨引发洪涝灾害问题的日益突出,为深入探索乡村河道治理对极端天气下发生洪涝灾害的内在影响,进一步提高乡村地区河道治理水平,加强保障乡村—城市区域整体生产运行安全及人民生命财产安全能力,【方法】以豫北乡村为例,基于诸多业界专家学者的研究成果,通过对乡村河道的实地走访调查,对现有乡村河道老化、侵占等现状及问题进行了统计、总结归纳与研究分析,并对乡村区域实例进行了不同等级的降水计算分析。【结果】结果显示:乡村河道治理工作对极端天气所致洪涝灾害风险具有重要影响、乡村河道治理工作的现状存在诸多问题、乡村河道改造具有迫切性和必要性。【结论】针对调研数据统计分析,总结归纳了乡村河道治理存在的以违规侵占土地为主的6方面问题,结合降水计算结果,发现:现有状况下的乡村河网不足以面对极端变化天气下引发的洪涝风险,需持续提升新时期的河湖管理水平,加强应对极端变化天气引发洪涝灾害的应急能力。基于此,针对乡村河道治理问题给出了对应的6点对策建议。 展开更多

关键词 洪涝灾害 乡村河道 河道治理 水旱灾害 灾害防御

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基于改进AHP的可拓物元云模型的抽水蓄能电站下库大坝安全评价

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作者 姜晓雨 张斌 +1 位作者 徐朝锐 孙福航 《水利科技与经济》 2024年第11期150-156,共7页

随着抽水蓄能电站的不断发展,电站安全问题逐渐突出,针对某抽水蓄能电站下库区混凝土重力坝的安全状况进行安全评价分析。下库重力坝的安全评价问题,本质上是一个多因素影响问题。结合工程相关资料,筛选出评价指标,构建适用于抽水蓄能... 随着抽水蓄能电站的不断发展,电站安全问题逐渐突出,针对某抽水蓄能电站下库区混凝土重力坝的安全状况进行安全评价分析。下库重力坝的安全评价问题,本质上是一个多因素影响问题。结合工程相关资料,筛选出评价指标,构建适用于抽水蓄能电站下坝址重力坝的安全评价体系,结合区间数理论及可拓物元思想,提出基于改进AHP的可拓物元云模型评价方法。选取某实际工程验证评价模型的有效性,结果表明,评价结果与大坝实际运行状况基本一致,研究结果可为大坝渗流安全评价提供参考。 展开更多

关键词 抽水蓄能 重力坝 大坝安全评价 云模型 组合赋权

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三轴深层搅拌桩在圩堤防渗加固处理中的应用

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作者 龙志 曾东山 +1 位作者 曾红 苟超 《工程与建设》 2024年第2期431-433,共3页

三轴深层搅拌桩作为堤身防渗处理技术依靠自身一系列优点,在圩堤防渗加固处理中得到了广泛的应用。文章以三轴深层搅拌桩在鄱阳湖圩堤防渗加固处理中的应用为研究对象,通过对墙体厚度d、轴间距L和叶片直径D三者之间的分析,得到了深层搅... 三轴深层搅拌桩作为堤身防渗处理技术依靠自身一系列优点,在圩堤防渗加固处理中得到了广泛的应用。文章以三轴深层搅拌桩在鄱阳湖圩堤防渗加固处理中的应用为研究对象,通过对墙体厚度d、轴间距L和叶片直径D三者之间的分析,得到了深层搅拌桩机叶片直径的理论计算公式,并将计算值与实测值进行了对比分析,结果表明:深层搅拌桩机叶片直径计算值与实测值偏差不大,误差在5%以内。该计算公式可作为检验深层搅拌桩机叶片直径是否满足墙体厚度的理论依据,相关结论可为深层搅拌桩机的应用提供技术参考。 展开更多

关键词 三轴深层搅拌桩 圩堤 叶片直径

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单组份聚脲涂层材料耐紫外性能研究

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作者 梁慧 熊泽斌 +1 位作者 王媛怡 周中行 《人民长江》 北大核心 2023年第3期205-209,共5页

在高海拔地区,普通高分子类水工混凝土表面防护涂层材料由于受到强烈紫外辐射,易出现变色、粉化、龟裂等现象,服役寿命明显缩短。选取一种综合性能较好的单组份聚脲材料,通过设计紫外辐射-冷凝加速老化室内模拟试验,开展了聚脲材料的拉... 在高海拔地区,普通高分子类水工混凝土表面防护涂层材料由于受到强烈紫外辐射,易出现变色、粉化、龟裂等现象,服役寿命明显缩短。选取一种综合性能较好的单组份聚脲材料,通过设计紫外辐射-冷凝加速老化室内模拟试验,开展了聚脲材料的拉伸性能、聚脲/砂浆体系的粘接性能测试,并利用扫描电镜SEM、红外光谱等手段分析了涂层的微观形貌和结构变化。结果表明:紫外辐射-冷凝老化过程中,聚脲材料中高分子发生分解导致涂层表面产生粉化,表面的N-H、C-H、-OH化学键发生变化,粘接强度、拉伸强度、断裂伸长率与老化时间呈指数相关。研究成果可为提高聚脲涂层耐紫外性能、更准确地预测聚脲类水工混凝土防护涂层的使用寿命提供一定的理论依据。 展开更多

关键词 单组份聚脲 防护涂层 紫外辐射 高海拔地区

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基于消力井井深变化下的旋流式竖井溢洪道底板脉动压强试验研究 被引量：4

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作者 苟超 龙志 +2 位作者 卜建魁 杨红宣 罗玉珍 《水力发电》 CAS 2022年第12期103-108,共6页

基于物理模型试验方法研究了不同消力井深度下的旋流式竖井溢洪道底板脉动压强幅值特性及频谱特性。研究结果表明,底板脉压强度与井深并非呈线性关系而是随井深的增加表现为先增加后减小的规律,底板脉压强度与能量耗散密切相关,在消力... 基于物理模型试验方法研究了不同消力井深度下的旋流式竖井溢洪道底板脉动压强幅值特性及频谱特性。研究结果表明,底板脉压强度与井深并非呈线性关系而是随井深的增加表现为先增加后减小的规律,底板脉压强度与能量耗散密切相关,在消力井深度为1.25 D的基础上继续加深并不能有效提高旋流式竖井的底板脉压强度,从而依靠增加消力井深度来提高竖井消能率是不合理的。脉动压强概率密度较标准正态分布偏左为正偏分布,偏态系数与井深的相关性较弱,峰态系数整体上呈现减小的趋势,但减小幅度随井深的增加有所减小。脉动压强优势频率随井深的增加其主频率带有所拓宽并逐渐向低频转移,脉动能量主要由低频大尺度涡旋决定,井径比ε=1.25时的脉动能量较ε=0.75时与ε=1.75时明显增多,能量耗散较快,建议消力井深度与直径比h/D在1.25左右。 展开更多

关键词 消力井 井深 脉压强度 概率密度 频谱 物理模型试验

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不同湍流模型在泵站进水管道的应用研究 被引量：1

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作者 李晓超 李晓鹤 +5 位作者 李君 谢敏萍 高忠信 周叶 潘涛 刘洪涛 《水电与抽水蓄能》 2023年第5期61-67,81,共8页

为探究不同湍流模型在开敞式进水池泵站进水管道中的应用效果,基于Fluent平台,采用雷诺时均化模型中的两方程模型Realizable k-ε模型、RNG k-ε模型、标准k-ε模型、标准k-ω模型、SST k-ω模型共计五种湍流模型对该泵站进行数值模拟,... 为探究不同湍流模型在开敞式进水池泵站进水管道中的应用效果,基于Fluent平台,采用雷诺时均化模型中的两方程模型Realizable k-ε模型、RNG k-ε模型、标准k-ε模型、标准k-ω模型、SST k-ω模型共计五种湍流模型对该泵站进行数值模拟,选取了4个不同特征截面,通过对其流线图、流速分布云图中所反映的流动趋势和速度分布变化等情况进行分析,以及对整体水流流动趋势、流场细节的观察,并结合各方案下水力损失、出口断面流速分布均匀度和速度加权平均角折线图,发现采用SST k-ω模型和RNG k-ε模型的方案,对流场流动细节捕捉能力更强,可用于复杂流动或对流场细节要求高的数值模拟中;Realizable k-ε模型和标准k-ω模型下的方案对流场细节的模拟能力较好,可用于对流场细节要求较高的数值模拟计算;标准k-ε模型模拟能力较差,部分流动细节捕捉效果较差,但对整体的流动趋势预测仍有较好的模拟结果,一般场合下可使用该湍流模型。 展开更多

关键词 湍流模型 泵站 数值模拟 流场分析

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掺气坎σ值对阶梯式溢洪道的性能影响研究 被引量：1

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作者 李晓超 乔超亚 +3 位作者 谢敏萍 肖广磊 秦蓉 张浩 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期131-137,共7页

【目的】进一步探索掺气坎对阶梯溢洪道的水力性能影响研究。【方法】提出了高距比σ值,并通过数值模拟,针对σ值取1/3、1/2、2/3下,l分别取0.6、0.9、1.2 m的9种阶梯溢洪道方案进行了模拟,对各方案下阶梯溢洪道的水面线、速度矢量、掺... 【目的】进一步探索掺气坎对阶梯溢洪道的水力性能影响研究。【方法】提出了高距比σ值,并通过数值模拟,针对σ值取1/3、1/2、2/3下,l分别取0.6、0.9、1.2 m的9种阶梯溢洪道方案进行了模拟,对各方案下阶梯溢洪道的水面线、速度矢量、掺气浓度、消能率进行了分析。【结果】发现掺气坎σ值对阶梯溢洪道性能有显著影响,掺气坎位置越靠近下游,阶梯溢洪道消能率越高且越稳定,受σ值的影响越小;σ值越小,掺气坎前空腔越多;σ值越大,掺气坎后空腔越多;掺气坎后空腔有利于提升台阶竖直面水流掺气浓度;掺气坎位置越靠近下游,掺气浓度越高;掺气坎越高,掺气浓度越高。【结论】通过对掺气坎不同σ值方案下的阶梯溢洪道性能分析,结合数值模拟结果,发现掺气坎在同一σ值下,位置越靠近下游,水流流态越平顺、掺气效果越稳定、消能率越高;掺气坎在同一位置下,σ值越大,阶梯溢洪道的水流流态越平顺、掺气效果越好,但消能率却并非在最大σ值下最优,而是存在一个σ极值,且随着掺气坎向下游移动有减小趋势。 展开更多

关键词 阶梯溢洪道 掺气坎 消能率 数值模拟

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深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性及改善措施试验研究

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作者 曾东山 苟超 +2 位作者 龙志 曾红 杨红宣 《河北工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第2期98-104,112,共8页

深孔有压隧洞平板闸门小开度运行时,闸后水流侧收缩现象比较严重,流态较为复杂,需要采取一定的工程措施来改善闸后水流流态。基于物理模型试验与理论分析相结合的方法研究了不同导流坎坎高下的闸后水力特性。结果表明:闸后水流侧收缩现... 深孔有压隧洞平板闸门小开度运行时,闸后水流侧收缩现象比较严重,流态较为复杂,需要采取一定的工程措施来改善闸后水流流态。基于物理模型试验与理论分析相结合的方法研究了不同导流坎坎高下的闸后水力特性。结果表明:闸后水流侧收缩现象随导流坎坎高的增加而减小,闸后水流水舌高度和水舌长度明显降低且底板负压基本消失,压强分布趋于均匀。但闸室导流坎坎高的增加对过流能力有一定影响,相对平底闸室,闸下过流能力随导流坎坎高的增加而减小,为避免影响过流能力,导流坎坎高不宜太大。 展开更多

关键词 平板闸门 小开度 有压隧洞 闸室 导流坎

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