《多股多層淹沒射流脈動特性及泄洪模式最佳化研究》是依託四川大學，由牛志攀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多股多層淹沒射流脈動特性及泄洪模式最佳化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：牛志攀
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多股多層水平淹沒射流消能是一種新型消能型式，具有工程適應性強，低霧化的優點。然而，高速水流誘發壩體和其他泄流結構的振動是一個普遍存在的問題，其中水流脈動是造成高速水流誘發振動的一個主要原因。因此，針對這種新型消能型式，有必要研究不同泄洪方式之下的水流脈動特性及振動回響。向家壩是採用了此種新型泄洪消能方式的大型水電工程，為原型觀測及實驗對比提供了可能。本研究採用模型試驗、原型觀測以及數值計算的手段，結合實際工程向家壩水電站，擬開展以下幾個方面的研究：1、結合下泄流量從小逐漸增大的過程，開展不同泄洪方式與過流建築物壁面脈動荷載回響規律研究；2、開展物理模型實驗與原型觀測的比尺效應研究，並進行大流量泄洪條件下過流建築物水流脈動荷載分析與預測；3、開展減輕或避免不良影響的泄洪模式最佳化以及降低水流脈動荷載工程措施研究。研究結果可補充完善相關的水力學理論，並為此後工程實踐提供技術支持。
結題摘要
本項目針對多股多層淹沒射流泄洪消能的水流脈動特性、閘門最佳化調度及與下游區域的振動回響開展研究。原型觀測獲得了閘門開啟組合與下游區域的振動回響關係；模型試驗得出了水流脈動荷載特性進而基於脈動值給出了振動值預測，同時給出了同泄量之下閘孔開啟組合的優劣排序；數值模擬得到了大洪水泄洪工況的預演；開展了減緩泄洪振動相關研究。 1、多股多層淹沒射流新型消能工在向家壩水電站首次使用，達到了霧化低，消能率高，底板流速低等特點，但泄洪過程下游水富縣城的局部區域出現了房屋門窗振動的現象。模擬了不同閘門開啟組合情況之下的泄洪形式；探索了多股多層淹沒射流閘門開啟方式、水流脈動特性以及門窗房屋振動之間的回響機理；開展了減輕或避免不良影響的調度模式研究；通過最佳化調度從振動源頭上減小了水流脈動。 2、開展了多股多層淹沒射流新型泄洪消能工的水流特性及消能機理研究。從三維微觀角度揭示了強摻混多尺度紊動渦體的三元流消能水動力學指標和消能的特點，研究了複雜跌坎底流消力池體型參數與水動力學指標之間的關係，研發了一套環境友好型的新型跌坎底流消能工專利技術，包括：“沿程分散消能的高低坎消力池”、“雙層分散消能的高低坎消力池”、“具有挑流結構的組合式高低坎消力池”等。該套新型消能工專利技術可以較好的解決工程泄洪消能和安全泄洪問題，減小河道沖刷，較大程度削弱霧化影響，節約防護費用，具有較好的套用前景。 3、通過相關研究得出壁面脈動荷載隨流量變化的關係，對大流量泄洪條件下壁面荷載進行了分析與預測。同時結合三峽集團的研究工作通過採用閘門開啟組合方式最佳化調度及梯級水庫聯合調度，使得振動強度得以降低。研究成果為探索多股多層淹沒射流新型消能工的泄洪消能機理，為向家壩水電站振動問題的解決提供參考，完善相關水動力學理論並為此後其他工程的設計提供技術支持。
