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跌坎型底流消力池水力特性数值模拟研究被引量：2: 2016年; 采用数值模拟方法,以某实际工程为例,对跌坎型底流消力池水力特性进行了分析研究。研究结果表明,跌坎型消力池内水面平稳,波动较小;下泄主流入池后迅速下潜,坎下形成稳定横轴旋涡,上方形成巨大旋滚;跌坎型消力池底板临底流速分布均匀,变化梯度较小;除跌坎附近外,消力池底板时均压强分布均匀,压强梯度较小。; 范晏岗王晓鹏郑铁刚; 关键词：跌坎底流消能消力池数值模拟水力特性

竖缝式鱼道90°转弯段水力特性的数值模拟被引量：18: 2015年; 受枢纽布置与地形地质条件影响,竖缝式鱼道穿越公路、桥梁等建筑物或实现大转弯时通常需要布置90°转弯段。根据导板的布置位置,90°转弯段分为内内型、内外型、外内型与外外型4种类型。采用数值模拟技术计算4种类型90°转弯段的水流流场,主流区水流均紧贴边墙流动,主流区两侧出现尺度过大的回流区。针对出现的不利流态,提出了以增设整流导板的方式调整水流结构,并对水流结构改进后的水力特性进行了对比研究。增设整流导板后,主流区大致居中,主流衰减效果显著;回流区尺度合理,回流流速甚小。内外型90°转弯段增设一整流导板后,yi/B值介于0.30-0.71,说明主流区主要位于转弯段中间40%区域内;主流区两侧主要分布着3个回流区,位于弯段与弯段下游回流区的尺度最大,影响域为常规水池面积的0.9倍,长宽比为3.25,说明大尺度回流区的影响域为椭圆形区域,可便于鱼类游入与游出;弯段与弯段下游回流区内,靠近边墙的最大流速不超过竖缝断面平均流速的0.23倍,中心流速甚小,有利于鱼类良好休憩。内外型90°转弯段水流结构改进效果较其他3种类型更为明显,在实际工程中可考虑优先采用。; 边永欢孙双科张国强郑铁刚吕强

竖缝式鱼道180°转弯段的水力特性与改进研究被引量：17: 2015年; 受布置型式与地形地质条件等因素的限制,大部分鱼道工程需要设计为折返型,而水流方向改变角度为180°的转弯段,是最能充分利用场地条件、节省空间的布置方式。目前,针对180°转弯段水力特性的研究成果鲜见报道,缺乏成熟完整的设计方法可资借鉴。采用数值模拟方法,对180°转弯段的水流流场进行了计算研究。结果表明,主流区水流紧贴边墙流动,并出现尺度过大的回流区。为改善上述不利流态,提出了增设整流导板的改进措施,并对水流流态改善前、后的水力特性进行了对比研究。研究表明:增设整流导板后,主流区基本位于转弯段的中间部分,主流衰减效果显著;弯段上游回流区的尺度大小、流速值与常规水池相当;弯段、弯段下游回流区的尺度减小,流速值明显减小。; 边永欢孙双科郑铁刚吕强

空间淹没水跃流态特征数值计算: 2016年; 空间水跃可使局部范围内水流紊动剧烈,提高水流稳定性和消能效率,消能效果较好。为探讨空间水跃的流态特性,基于RNGκ-ε紊流模型和流体体积函数(VOF)自由表面处理方法,建立了三维紊流数学模型,数值模拟了突扩比为0.833、0.667、0.500、0.333等4种空间水跃情况,讨论了不同突扩比下空间淹没水跃的流态及漩涡演变规律。结果表明,空间水跃下游流态存在左右摆动、主流轴线聚集等现象,当突扩比小于一定值后,在水跃发展过程中将产生游离的立轴漩涡。研究成果为空间水跃在水利工程中的应用提供了理论依据和参考。; 范晏岗; 关键词：流态

跌坎型底流消能流态转捩及控制研究被引量：3: 2016年; 跌坎型底流消能工是一种建立在常规底流消能工基础上的新型消能工.通过理论分析得出,跌坎型底流消能工消能率随着跌坎高度与上下游水深的变化而发生变化,且不同入池Fr下,满足消能率所需坎高与水深不同.结合某大型水电工程进行验证,针对上游相对水位120.0～140.0 m、下游相对水位40.0～50.0 m,跌坎型消力池内水流流态特征进行分析.研究结果表明,跌坎型消力池内水位波动最大值发生在跌坎下游50～100 m范围内;随着跌坎型消力池跌坎高度的变化,消力池内水流可呈现出三种不同流态特征;当跌坎断面采用收缩体型后,跌坎高度可得到提升,有效地保障消力池内水流流态稳定和消能效率,改善消力池内临底水力学指标.; 郑铁刚孙双科柳海涛夏庆福朱志攀; 关键词：跌坎底流消能消能效率消力池

多层多股跌扩型底流消能的数值模拟研究被引量：1: 2015年; 基于RNG k-ε紊流模型和VOF自由表面追踪法,采用非均匀结构网格技术,建立了三维紊流数学模型,对跌扩型底流消能工进行高精度数值计算。讨论了不同泄流方案下游消力池内水力特性的变化,得出如下结论:(1)不同工况下,下游消力池内水流紊动剧烈,其临底流速较大值相对集中在消力池前段;(2)当高低坎联合泄流时,可形成多层多股射流,流速梯度改变差异较大,各股主流掺混合并速度更快;(3)就消能率而言,高低坎联合泄流紊动能消逝比单独泄流更迅速,消能效果明显。; 金瑾郑铁刚; 关键词：底流消能水力特性数值模拟

跌扩型底流消能漩涡特性的初步研究被引量：5: 2013年; 多股跌扩型底流消能是一种新型消能方式,消力池内紊流特性复杂.基于RNGκ-ε紊流模型和VOF自由表面追踪法,采用非均匀结构网格技术,建立了三维素流数学模型,对高低坎多股跌扩型底流消能工进行高精度数值计算.讨论了不同消能方案下游消力池内漩涡分布及变化特性,指出：跌扩型底流消能,水流紊动剧烈,各种漩涡结构交织,下游消力池底板、边墙及跌坎附近随机形成了强度和尺度各异的立轴和横轴漩涡,但漩涡具有一定的游移性和间歇性;消力池底板X=0＋0.0～0＋40.0范围为立轴漩涡高发区;边墙处漩涡主要分布在高程Z=4.0～16.0m范围.; 郑铁刚戴会超孙双科柳海涛; 关键词：底流消能漩涡数值模拟

多股射流入流间距对下游水力特性影响分析被引量：3: 2016年; 基于RNG k-ε紊流模型和VOF自由表面追踪法,采用非均匀结构网格技术,建立了三维紊流数学模型,并对多股底流水跃进行了三维模拟,详细分析了入流间距对多股底流消能下游流态的影响规律,探讨了不同孔距比下消力池内的漩涡特性。研究结果表明:入流间距对单股主流两侧流态影响显著,当孔距比大于1.5时,有回流形成;当孔距比大于等于2.0时,在弗汝德数约为7.0条件下,下游消力池底板附近已形成不同强度的立轴漩涡,所得成果可为相似研究提供参考。; 王晓鹏范晏岗郑铁刚; 关键词：底流消能流态立轴漩涡

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国家自然科学基金(51309256)