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三维数值模拟在泵站侧向进水前池的应用被引量：10: 2014年; 泵站布置形式因进水方式不同通常分为正向和侧向两种进水方式,侧向进水时前池来流方向和前池中的主流方向存在夹角,此时由于弯道水流的运动特性,侧向进水前池容易产生主流脱壁、回流和漩涡等不良流态,难以形成良好的水泵进水条件,影响机组的安全运行。针对古德洛尔电厂一期侧向进水泵站前池,采用RNGκ-ε双方程紊流模型封闭雷诺平均的N-S方程,利用SIMPLEC算法对泵站前池及部分引水明渠水流流场进行三维数值模拟,对比分析设计方案修改前后前池水流的流速、涡量、水面线等水力参量分布特性,并以典型断面流速分布均匀度为目标函数分析整流措施前后前池内流速分布均匀度变化,验证了增加合理的整流措施可以有效改善前池流态。; 王芳芳吴时强肖潇况曼曼; 关键词：进水池流场三维数值模拟整流措施流速分布泵站

抽水蓄能电站侧式进出水口体型及水力特性研究进展被引量：6: 2018年; 侧式进出水口是抽水蓄能电站广泛采用的水流过渡结构形式,是连接库区与输水管道的咽喉。该部位双向过渡水流结构较为复杂,对工程的运行效率及安全有重要影响,而合理的进出口体型是保证水流合理过渡和工程安全的关键。研究侧式进出水口体型及水力特性的方法主要有物理模型试验、数值模拟及原型观测。文章对进出水口前漩涡、进出口段水流过渡和水头损失等方面研究成果加以总结。分析了漩涡形成机理、诱涡因素及抑制漩涡形成的工程与非工程措施;明确了均衡过渡水流的工程要求及满足水流均衡过渡的结构体型设计准则;列举了部分工程进出水口体型参数、过渡水流特征数及进出流水头损失系数。; 高昂吴时强; 关键词：抽水蓄能电站水流特性

小底坡泄洪洞突扩突跌掺气坎水力特性被引量：14: 2017年; 小底坡条件下,在高水头有压弧形门后采用突扩突跌体型兼作掺气措施使用时,掺气空腔容易积水,而且主流水舌受侧墙挤压后越出水面,形成较高折冲水翅现象。采用流动特征分析与模型试验相结合的方法,认为空腔积水及折冲水翅的主要原因是两个"积水源"和一个"退水机制",强调了使射流冲击角最小化对空腔稳定及消除水翅问题起关键作用。在试验结构优化及对比分析的基础上,给出一种局部变坡消退空腔积水及改善折冲水翅的方法,同时探讨了底空腔及侧空腔的相互关系以及掺气效果的影响因素。结合具体工程,验证了优化体型沿程掺气浓度及对运行水头的适应能力。; 王芳芳吴时强王威; 关键词：突扩突跌

桥墩水流特性大涡模拟研究被引量：3: 2016年; 采用大涡模拟(LES)数学模型对河道中单个桥墩及3个桥墩条件下的水流运动进行数值模拟。计算结果与试验结果吻合良好。对计算得到的墩前及墩后流速变化、水位变化、剪应力分布、涡量变化及频谱进行分析,基于以上分析发现:桥墩间距较窄时(s/D=2),墩前不同位置(0>x/D>-5)处的垂向流速绝对值!Uz!大于其他工况条件下相同位置处的流速,而在墩前x/D<-5区域,各计算工况条件下的垂向流速Uz基本为零,不受桥墩阻流的影响,两侧桥墩叠加效应最明显,跌水达最大值;桥墩间距较大时(s/D>5),中心桥墩两侧的桥墩对中心桥墩尾流区的干扰减弱,叠加效应可以忽略。桥墩间距较窄时(s/D=2)墩后x=0.5D处计算得到的涡漩特征长度与桥墩直径基本相同,该处涡漩主要由单个桥墩的尾流产生,而桥墩后x=5D处的涡漩特征长度与3倍的桥墩直径一致,中心桥墩后x=5D处的涡漩由3个桥墩叠加产生。; 薛万云郭宁吴时强陈锡林吴修锋周杰周向华戴江玉; 关键词：剪应力涡量

掺气减蚀技术及掺气设施研究进展被引量：17: 2019年; 为优化掺气设施体型并对其水力特性进行研究,在已有理论研究成果与工程实践经验基础上,从水流掺气减蚀机理、掺气水流运动特性及掺气设施体型及布置三方面评述了水流掺气减蚀技术研究进展。针对目前掺气减蚀技术研究中存在的不足,认为今后应进一步加强多泡情况下空化泡-空气泡-边壁微观作用机制,近壁(底板、侧壁)水体掺气浓度、气泡特征的沿程演变规律,复杂条件下掺气设施体型优化等方面的研究。; 高昂吴时强王芳芳朱森林; 关键词：高速水流空蚀破坏掺气设施

大古水电站坝前排沙运行方式与排沙漏斗形态被引量：4: 2019年; 为给实际工程排沙设施的设计和布置提供依据,基于1∶60整体模型,根据淤积泥沙扬动流速相似原理,试验研究大古水电站2条排沙廊道和1个底孔在不同运行方式下坝前库区的排沙效果和排沙漏斗形态。结果表明:排沙洞开启顺序对最终排沙效果影响不大;深水条件下,坝前排沙漏斗形态主要受泥沙特性决定,非黏性沙的排沙漏斗坡度接近于淤积泥沙水下休止角;大古水电站排沙设施的设计方案具备保证电站进水口"门前清"的条件。; 王芳芳吴时强高昂薛万云; 关键词：排沙廊道排沙漏斗水下休止角

Numerical simulation of flow separation over a backward-facing step with high Reynolds number被引量：5: 2019年; Large eddy simulation (LES) explicitly calculates the large-scale vortex field and parameterizes the small-scale vortices.In this study,LES and κ-ε models were developed for a specific geometrical configuration of backward-facing step (BFS).The simulation results were validated with particle image velocimetry (PIV) measurements and direct numerical simulation (DNS).This LES simulation was carried out with a Reynolds number of 9000 in a pressurized water tunnel with an expansion ratio of 2.00.The results indicate that the LES model can reveal largescale vortex motion although with a larger grid-cell size.However,the LES model tends to overestimate the top wall separation and the Reynolds stress components for the BFS flow simulation without a sufficiently fine grid.Overall,LES is a potential tool for simulating separated flow controlled by large-scale vortices.; Fang-fang WangShi-qiang WuSen-lin Zhu; 关键词：EDDY SIMULATION SIMULATION VORTICES VELOCIMETRY

柔性淹没植被的排列方式对水流特性的影响被引量：7: 2020年; 采用塑料草模拟河道中的柔性淹没植被,通过室内高精度水槽试验,用三维声学多普勒流速仪对同种淹没度、不同排列方式下柔性淹没植被的水流特性进行测量研究,得到柔性淹没植被时均纵向流速、垂向紊动强度、雷诺应力沿相对水深的分布特征.结果表明:在植被层外部,两种排列方式下时均纵向流速符合"J"形分布,垂向紊动强度、雷诺应力呈递增趋势,近似线性分布;在植被层内部,梅花形排列方式下阻水效应及雷诺应力较之矩形排列明显,矩形排列方式下垂向紊动强度较之梅花形排列剧烈.; 樊新建雷鹏王成刘光耀; 关键词：流速分布紊动强度雷诺应力

都江堰工程思考及其启示被引量：8: 2017年; 分析都江堰工程的水力学原理、规划管理理念和人文思想,认为都江堰工程自动分水排沙、泄洪引水的水力学原理和反映在规划管理上的科学哲理,以及天人合一、可持续发展的人文思想,能给人们以水利工程建设以至人类发展模式的启示。; 王芳芳吴时强; 关键词：规划管理人文思想

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国家自然科学基金(51379128)

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