玻璃钢出水口制造工艺严谨，组织致密，强度高刚性大，无砂眼气孔，内外壁光滑，水阻系数小，通水顺畅、、无味、程度高、耐腐蚀、使用寿命长。在摄氏零下40度至零上五十度环境中反复试验，其物理性毫无改变，适用于各种气候地区。坚管与地下三通，弯头管件连接采用橡胶O型圈密封，密不漏水。上弯头压紧丝杠为改性工程聚丙烯材料，与铸铁比，不生锈、不脱落、寿命长。
钢制管件均为承压管件。根据加工工艺不同，分为四大类，即对焊类管件（分有焊缝和无焊缝两种）、承插焊和螺纹管件、法兰管件。
缺乏足够的资料证明三维模型精度可替代物理模型,笔者也尚未看到有关三维模型成功地模拟出水流中的漩涡现象的报道.通过数值模拟与模型试验比较,笔者发现轴对称模型的结果能够初步反映竖井式进/出水口水流的一些主要特征, 模型的网格数可以控制在10个以下.无论是建模的难度和计算效率, 三维模型远二维模型.虽然二维轴对称多模型描述比三维模型要粗糙,但是,综合效率、精度等方面因素,建议采用二维轴对称RNGk-ε模型对抽水工况下的水流进行数值模拟,而在时间和经费许可的情况下进行三维模拟.
主要体形
主要集中在底板形态上,以控制出口的反向流速区为重要目标, 做了大量的试验与数值仿真.对双向水流进行了模型试,也取得了一定的成果.本研究介绍上部结构,其主要的形式有无防涡梁、水平防涡梁、阶梯防涡梁以及防涡板等4 种结构.
抽水工况下水流的几个基本特征
(1)抽水工况下, 水流出流转弯后,一般情况下有明显的主流区, 非常类似射流.针对水平防涡梁进/出水口进行了抽水工况的模型试验和轴对称数值模拟.底板到防涡梁高度为5m时,水平防涡梁结构的试验与数值仿真结果(计算过程中采用的轴对称平面模型, 并没有考虑导流墩挤占的空间;修正流速为计算后流速乘以断面面积比).L为离底板距离, h为水深.由试验和计算结果可见,一般情况下,在底板附件处有明显的回流区, 主流区与回流区的流速梯度较大, 主流区流速分布呈楔形, 且有比较明显的核心区.三维仿真结果和本研究的二维轴对称数值仿真结果,都可以观察到明显的主流区.本研究中的入口平均流速更大, 为4.02m/s, 主流区更明显.
结论
(1)数值模拟和模型试验都是水力研究的重要工具.笔者认为,从精度和效率来讲,采用二维轴对称数值模型进行数值模拟,可为竖井式进/出水口设计初步定型提供比较好的参考;在数值试验的基础上再进行模型试验,有利于提率.
(2)抽水工况下,水流出流转弯后, 一般情况下有明显的主流区, 非常类似射流,在底部有回流区.主流的摆向可能随水位变化,低水位时摆向水面,高水位时摆向库底.建议在出口处采用阶梯形防涡梁,沿主流边界排列,能量损失小,可以起到稳定和约束水流的作用,同时可以降低出现吸气漩涡的风险.
(3)为配水均匀, 竖管扩散段扩散角宜控制在9°以内.忌为强制扩散而加大扩散角,否则可能适得其反.
(4)竖井式进/出水口的涡流随着水深变化有两种典型的漩涡形式:当水位较高时,在进/出水口顶盖上部形成单一的漩涡;当水位降低到一定程度后,大环流转化为若干个漩涡.多个竖井式进/出水口同上运行时, 环流相互干扰.在两个进/出水口情况下, 可能形成一顺一逆环流.
(5)由于受条件约束, 本试验没有对扩散段长度和上盖板高度作对比试验.部分水工结构设计人员根据断面面积确定上盖板高度, 没有考虑水流转向的影响, 存在一定的不足,今后的试验中可考虑对上盖板高度优化.
