基于超声波测流法的HLA855a-LJ-310型水轮机效率试验

水轮机效率特性是评价水轮机性能的一个重要指标,是进行机组间负荷优化分配的依据,故对水轮发电机组进行原型水轮机效率特性试验具有十分重要的意义。在试验机组投入商业运行前,应用超声波测流法对HLA855a-LJ-310型水轮机进行了现场效率试验。介绍了试验设备和计算机测试系统的配置,阐述了工况参数的计算方法,根据试验测试结果计算出试验水头下水轮机的效率特性及其耗水率特性,分析了引水水头损失与流量平方之间的关系,根据计算和分析结果修正了水轮机生产厂家给定的蜗壳压差流量系数。在对试验数据的分析计算中发现,超声波测流法的实时性好,操作简单。分析和计算结果表明,试验水头下水轮机效率和最大出力可以满足技术协议保证值的要求,但其他水头下的特性曲线还有待进一步的试验分析。     

水轮机混凝土蜗壳内部液固两相流动数值模拟

针对长期运行于含沙水流的水轮机混凝土蜗壳,对蜗壳内部单相及液固两相流动规律进行数值模拟,研究了运行负荷、粒径大小及颗粒浓度对蜗壳内部流动规律的影响.结果表明:不同负荷下蜗壳内部速度场和压力场分布相似,仅在数值上发生变化;在进口颗粒体积分数不变时,随粒径的增加,沉降在蜗壳底部颗粒浓度增加,蜗壳底部颗粒体积分数最高达到16.83%;在相同粒径下随颗粒进口体积分数增加,蜗壳壁面颗粒体积分数增加,对蜗壳造成的磨损较为严重,颗粒与壁面的碰撞程度增加,较易引起水轮机的空蚀.     

水轮机蜗壳测流原理与流量系数K值的确定

本文较系统地阐述了水轮机蜗壳测流的基本原理,提出了在一定条件下用相对效率特性和模型特性确定蜗壳流量系数K值的新方法,对于目前水电站急待解决的提高经济运行水平问题,具有一定的现实意义。     

轴流转桨式水轮机水头自动跟踪装置的研制

在某一水头下 ,轴流转桨式水轮机导叶开度与桨叶转角有着最优的配合关系 ,即协联关系 ,当水头变化时 ,此协联关系曲线也随着变化 ,因此实时跟踪水头变化是必要的 ,通过研究转桨式水轮机的协联特性 ,设计研制了天桥水电厂水头自动跟踪装置 ,使水轮机运行保持在协联工况 ,并对这一协联控制系统进行研究 .     

混凝土蜗壳水力设计程序

蜗壳是水电站水轮机的主要进水部件,其水力设计主要是确定活流程各断面的几何形状和尺寸,绘制蜗壳外形轮廓单线图,作为厂房设计的依据。混凝土蜗壳的水力计算,无论是用试算法还是图解法,都比较繁琐。本文依据速度矩守恒的设计计算准则,提供一种电算方法,以供参考。1程序功能及说明根据混疑土蜗壳水力计算的基本公式：本程序可以计算国（1）所示四种不同形状断面的混凝土蜗壳,只要将蜗壳进口断面的有关参数输入计算机后,则将算出各断面的所需参数值,计算断面相隔角度,由计算者任意规定,在程序中用NI变量来控制（为了保证计算具…     

一种基于结构预定寿命的可靠性设计方法

针对水轮机转轮结构,研究了产品在设计阶段进行结构预定寿命可靠性设计问题。根据P-S-N曲线指定寿命下的疲劳强度概率分布和由试验得到的水轮机不同工作水头下载荷应力幅值概率分布函数,按照应力强度干涉理论,给出了预定寿命下水轮机许用水头的一种计算方法和转轮结构在指定寿命下的合理设计方法。     

可逆式水轮机水泵断电变工况研究

针对抽水蓄能电站稳定性的要求,利用可逆式水轮机水泵工况断电过程中蜗壳出水边的压力始终保持恒定(水轮机工况的水头)、机组转速连续变化这一规律,在Fluent软件中变换转轮的边界条件设置,达到模拟可逆机水泵断电不同工况点水力变化的目的。计算时采用雷诺时均方程和RNG k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用半隐式方法(SIMPLEC)算法。数值实验结果直观地反映了不同工况点叶片表面的压力分布、蜗壳内部的流场漩涡分布、水力损失等,对可逆式水轮机的转轮设计和结构优化有一定的参考价值。     

大型水轮机蜗壳结构动静力分析

通过三维有限元计算,对某水电站大型水轮机蜗壳进行了三种结构型式的动静力分析,分析了外围混凝土的应力分布情况、承载比以及蜗壳结构的自振特性.结果表明:充水保压蜗壳具有混凝土内应力均匀、拉应力值较小、承载比明确、整体结构刚度较大等优点,有利于机组的安全稳定运行,对于大型水轮机蜗壳而言是一种比较好的结构型式.     

确定水轮机转速的一种新方法

<正> 在水轮机制造行业中,确定水轮机转速的现行方法是导出每种型号水轮机的比转速和净水头之间的经验公式。因而,水轮机转速变成水头、直径和转轮进口速度的函数。前两篇文章中,作者阐明了转轮叶片数目对水轮机装置有直接影响。叶片数目也影响到水轮机的转速。本文将表明,在考虑了转轮叶片的数目和尾水管型式后,有可能导出一个更精确的水轮机转速方程。该方程能用于各种类型的反击式水轮机。(明槽式、灯泡式、卡普兰式、定浆式和混流式)这个新的方程是在对于155台水轮机组分析的基础上而建立起来的。 Schweiger和Gregori导出了比转速的最新公式,如下所示比转速n_q和水头h之间的三     

超低水头轴流式水轮机反问题设计及水力特性研究

基于准三维的反问题设计方法,设计了可用于低水头可再生能源开发的超低水头轴流式水轮机的导叶和转轮叶片.导叶为等厚叶片,转轮叶片采用空化性能良好的NACA 66(MOD)翼型.设计中根据给定的进出口边环量分布及叶片表面载荷分布,在满足无撞击进口水流条件下,计算、调整叶片剖面翼型的拱度和安放角.为了验证设计方法的有效性,还对该轴流式水轮机进行了全流道的三维定常湍流计算.计算结果表明:流道内水流流动平顺,水力损失小,最高效率可以达到92.16%,且在较宽的水头变幅内,水轮机均具有良好的水力性能.     

液力透平进口截面对蜗壳内压力脉动的影响

为研究液力透平不同进口截面对蜗壳内压力脉动的影响,选取一单级液力透平为研究对象,利用流场分析软件CFD对该液力透平内流场进行三维非定常数值计算,在蜗壳内沿周向和径向设置监测点,计算各监测点在不同进口截面和最优工况下沿周向和径向的压力脉动,以及各监测点在不同流量和不同进口截面下沿径向的压力脉动,利用快速傅里叶变换对各监测点的压力脉动计算结果进行变换,分析各监测点处压力脉动的时域和频域分布。结果表明:蜗壳进口直径越大,隔舌处的压力脉动幅值越大;蜗壳进口直径越小,叶轮动静相干作用越强,蜗壳内压力脉动幅值越大;流量越大,不同蜗壳进口截面下蜗壳内压力脉动主频幅值之间相差越小;当离心泵用作液力透平时为了使液力透平能够较稳定运行,需适当减小液力透平进口截面面积。     

液力透平进口截面对水力损失及速度矩的影响

为减小液力透平各过流部件的水力损失,提高液力透平的效率,在不同蜗壳进口截面下将一单级液力透平蜗壳的基圆作为一环线,计算沿该环线的切向速度值,根据基圆半径计算出相应的速度矩,并在环线上分别设置4个监测点,利用ANSYS软件计算监测点处的速度矩随流量的变化规律,最后研究蜗壳进口截面对各过流部件水力损失的影响。结果表明:所选液力透平的蜗壳最佳进口直径为65mm,改进后液力透平的效率比原设计下的效率提高了1.83%,且在该蜗壳进口下叶轮进口的速度矩波动幅值最小;随着蜗壳进口直径的增加叶轮进口的速度矩逐渐减小,蜗壳收缩管的收缩率逐渐增加,收缩管中的水力损失逐渐减小。       

蜗壳进口截面对液力透平径向力的影响

借助ANSYS-FLUENT软件,通过对一单级液力透平的蜗壳进行再设计,对液力透平在不同蜗壳进口截面情况下的径向力特性进行研究,并分析透平性能的变化情况。结果表明:透平径向力随蜗壳进口截面直径的增大而呈线性增大,当蜗壳进口截面直径大于一临界值时,径向力又缓慢下降;径向力合力的方向与隔舌的相对位置在小流量时为60°~90°,在大流量时为110°~150°;隔舌区域的流动对径向力的分布有较强的影响,经过蜗壳再设计后透平的效率要高于原透平的效率。       

叶片安放角对蜗壳式轴流泵反转作透平的性能影响

为了利用轻化工行业中低压头、大流量的液体余压能,以国内某企业生产的一台比转速为900的PLK XII型蜗壳式轴流泵为研究对象,分别在叶片安放角为12°、14°、16°时,使用ANSYS Fluent进行数值模拟定常计算,以探究不同叶片安放角对蜗壳式轴流泵反转作液力透平性能的影响.基于泵及透平的最优效率点,得到不同叶片安...     

Savonius式水轮机水动力学性能

为了研究S式水轮机水动力学性能,利用流体动力学软件建立S式水轮机的网格模型,分析流场特性,对S式水轮机在不同叶尖速比与重叠比的水动力学及能量提取性能进行研究.结果表明：S式水轮机在运动过程中存在负力矩情况,这是造成功率系数较低的主要原因.S式水轮机适合在低叶尖速比下工作,且力矩系数随着叶尖速比的增大而减小,存在一个最优叶尖速比使水轮机的功率系数达到最大,重叠比能减少甚至消除负力矩情况,改善水轮机的水动力学性能.在研究参数范围内,重叠比在0.15附近时,S式水轮机综合性能最优,功率系数可以达到最大值0.256.     

轴流转桨式水轮机机组性能测试分析

轴流转桨式水轮机的轮叶是将水的动能和势能转换为机械能的重要部件。当更换水轮机轮叶时, 机 组的整体性能会发生改变, 因此需要对其出力和振动情况进行测试。对更换新轮叶后的水轮机组各部位的振动、 摆 动进行了稳定性试验, 检验了机组运行的动平衡质量以及水轮机动态特性, 校验了最大负荷能力。测试结果表明, 在试验水头下, 机组能够在额定功率下安全稳定运行。     

冷却塔用微型混流式水轮机水力损失分析

采用理论分析和计算流体动力学技术研究了500 t/h冷却塔专用低比转速水轮机的水力损失特性.通过研究发现,该水轮机的水力效率较低,水力损失耗散在引水部件内,其次是在转轮内,这是由于蜗壳流量系数和导叶内流速过高引起的.     

不同入流条件及偏航角下的单风机尾流特性

随着大型风电基地建设,上游风机在运行时会使下游风场风速下降,湍流度增大,造成下游风机发电功率降低,加剧风机的疲劳破坏并缩短其服役周期。因此,亟需开展风机尾流研究,明确其特性及演化规律。为了揭示不同入流及偏航角下的单风机尾流特性,基于单风机尾流风洞试验,验证基于大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)结合致动线模型(Actuator Line Model, ALM)数值模拟方法的准确性;基于LES-ALM模拟方法研究入流风场（包括风速及湍流度）及偏航角对风机尾流特性的影响,阐明正负偏航角下单风机尾流的对称性。结果表明：随着背景湍流度的增大,风机尾流恢复速度加快;当入流条件相同时,风机设置正负对称偏航角,其尾流风速也表现出一定的对称性;风机偏航角越大,风机尾流膨胀宽度会逐渐减小,并降低尾流风速的亏损程度。     

Simulation of volute tongue of small-size centrifugal compressor

A high speed and small mass-flow-rate centrifugal compressor with original and modified volute tongue shape was simulated by 3D viscous Navier-Stokes equations.A sharp and a round tongue of volute were...