基于CFD分析的水泵水轮机活动导叶优化设计

可逆式水泵水轮机是抽水蓄能电站的关键核心部件,活动导叶又是水泵水轮机中的关键核心过流部件,活动导叶设计的水平决定着水轮机的能量指标。导叶后转轮前的区域是引起水轮机振动的关键区域,并且对水泵轮机的能量指标、水轮机工况的"S"形曲线和水泵工况的"马鞍形"曲线的形状有着极其重要影响。本文对水泵水轮机活动导叶的数目进行了详细研究,得出了其对水轮机工况"S"型、能量特性、空化特性和压力脉动特性的影响。     

基于ANSYS的轴流式水轮机空心活动导叶结构优化分析

活动导叶是水轮机的主要部件,对水轮机安全稳定运行具有重要作用。本文为提高轴流式水轮机空心活动导叶的刚度,同时控制其材料用量,采用有限元方法,研究了不同导叶瓣体内部结构对其刚度的影响。结果表明:导叶瓣体钢板厚度、纵向筋板厚度和位置以及内伸轴头长度对导叶刚度影响显著;横向筋板和多个纵向筋板对导叶刚度影响不明显。通过对不同结构重量的对比分析,提出轴流式水轮机空心活动导叶的优化结构,为同类型水轮机活动导叶设计提供参考依据。     

水泵水轮机活动导叶静应力评定探讨

活动导叶的应力评价是结构设计中的难点,本文通过对几个抽水蓄能电站活动导叶的刚强度有限元分析,探讨了水泵水轮机活动导叶的静应力评定方法.     

微机控制水轮机活动导叶打磨设备控制器的研制

针对水轮机活动导叶的修复问题,设计了微机直接控制的水轮机活动导叶打磨用机械手控制器,它可控制五个自由度,方便地修复各种形状复杂的活动导叶.打磨机械手由磨削器及x、y、z方向运动部件组成,它以恒压力位置/力混合控制算法为基础,可实现水轮机活动导叶3D图形显示以及用数据库管理.     

混流式水轮机固定导叶和活动导叶的准三元流动计算

本文介绍了关于混流式水轮机固定导叶和活动导叶的准三元流动研究。采用S_1、S_2两类相对流面理论的准三元流动计算的方法,分别在S_1流面和S_2流面上建立了势函数和流函数方程,通过迭代计算得到该流场的流态。该成果可用于分析混流式水轮机座环和导水机构区域的流动情况,并对水轮机的设计有指导作用。     

焊接导叶结构的选择与使用

本文叙述了水轮机活动导叶的焊接结构,简单地介绍了不同结构导叶的优缺点,并通过对国内外所采用的焊接导叶结构的综合分析比较,提出了改进焊接导叶结构和工艺,最后分析比较了几种焊接导叶的工艺特点。     

质量矩阵对水轮机组固有振动模态计算结果的影响

针对如何采用有限元法选用适当的单元质量矩阵模式对大型水轮机过流部件进行高精度、高效率和低成本的模态分析问题,本文详细介绍了一致质量矩阵和集中质量矩阵,并以三峡混流式水轮机组为例,数值模拟水轮机转轮、导叶和叶片的前若干阶固有模态,对两种矩阵所得结果进行了比较分析。结果表明,两种质量矩阵模式对低阶固有模态（前30阶）影响不大,固有频率计算值相对误差不超过2%,对应阶数的固有振型相似,而对高阶固有模态（30-100阶）影响显著,固有频率计算值相对误差达到4.25%,且固有振型不同;质量矩阵模式对水轮机转轮、叶片和导叶固有模态的影响随着模态阶数增加而变大,集中质量矩阵计算效率较一致质量矩阵高。从计算精度、效率和成本综合考虑,建议低阶固有模态分析采用集中质量矩阵,高阶固有模态分析采用一致质量矩阵。该研究为水轮机过流部件的动力设计和数值计算提供科学依据,也为水轮机过流部件进一步的动力学分析奠定了基础。     

混流式水轮机导叶相对位置对其水力性能的影响

含沙水中水轮机的水力性能受多种因素影响,本文采用RNG k-ε湍流模型,对竖轴混流式水轮机三维全流道导水机构内部流动迚行了数值模拟。适当选取若干种导叶开度,通过数值模拟得到了不同导叶开度、固定导叶与活动导叶周向不同相对位置下,导水机构内部流场的压力分布、速度分布以及能量损失。计算结果表明固定导叶与活动导叶的周向位置对水流的流态的影响,活动导叶头部的内侧更容易受到冲击破坏,合理地匹配它们的位置关系可以较大地减少水力损失。确定固定导叶与活动导叶在不同开度下最优匹配角,导叶开度及相对位置对水轮机水力性能联合影响关系。     

基于ANSYS的水轮机活动导叶参数化建模与有限元分析

活动导叶是水轮机组的重要过流部件,对整个机组的性能和安全具有重要作用,因此,活动导叶刚强度的评估非常重要。通常做法是利用ANSYS软件进行有限元建模分析。由于每次计算均需要重新建模,效率较低,因此本文基于ANSYS软件的APDL语言,利用活动导叶的整体结构、边界条件及载荷条件相对固定的特点,开发出了一个活动导叶快速参数化建模与分析的程序。通过实践证明,该程序可以很好地完成水轮机组活动导叶的建模分析任务,大大提升了计算效率。     

活动导叶开度对水泵水轮机泵工况的影响研究

为了解水泵水轮机泵工况活动导叶启闭过程中的性能,参考某抽蓄电站的水泵水轮机建立数值计算模型,对导叶不同开度时的流动特征进行分析。采用SIMPLEC算法和SST k-ω模型详细分析了泵工况不同导叶开启角度下转轮、导叶附近的流场,结合实验数据对各操作工况下的性能进行分析。结果表明,当活动导叶开启角度γ小于18°时,涡的强度大能量损失多,并且出现平面射流,扬程随着γ减小而迅速降低;当γ大于21°时,涡量分布均匀,涡结构产生的能量损失小,同一流量下不同γ的扬程和效率基本保持不变;操作工况下不同γ的扬程均与流量呈线性关系。结论为水泵水轮机的操作工况选择提供依据,也可以指导水泵水轮机的优化设计。     

混流式转轮固有频率分析

本文通过对混流式转轮固有频率的对比分析,找出了影响混流式转轮固有频率的因素,使转轮在水中的固有频率同时避开转频与叶片个数的乘积和转频与导叶个数的乘积,保证混流式水轮机的安全运行。     

抽水蓄能水轮机活动导叶刚强度性能和动态特性研究

对某抽水蓄能电站机组的活动导叶的刚强度性能和动态特性进行研究,分析活动导叶不同的截面厚度对导叶刚强度性能的影响,以及采取流固耦合的方法计算活动导叶在水中的动态特征.     

反击式水轮机导叶密封的结构问题

减少反击式水轮机导叶全关后的漏水量是改善水轮机结构性能的重要课题之一。正确地确定导叶漏水量的允许值涉及到一系列问题。本文叙述我国三十年来导叶密封装置的结构变化,提出了在设计、制造及运行维护中应注意的事项,作为研究该课题的参考。     

测量水轮机导叶漏水的标准节流孔板法

本文介绍了用标准节流孔板流量计进行水轮机导叶漏水量测量的基本原理,结合实例介绍了计算方法并进行了误差分析.     

水泵水轮机导叶卡门涡数值模拟研究

利用数值模拟方法,模拟水泵水轮机不同工况下,导叶出水边的卡门涡现象,揭示导叶下游侧流场涡量分布、导叶出水边附近卡门涡流动状态和流场脱流等。提取监测点速度变化曲线和导叶壁面垂直流向合力变化曲线,通过数据处理,获得水轮机工况和水泵工况,导叶出水边卡门涡频率分别是84.9Hz和53.3Hz。通过对比分析,证明利用经验公式计算得到的卡门涡频率存在较大误差,而数值模拟方法具有较高计算精度。研究结果对水泵水轮机导叶设计、避免发生卡门涡共振问题具有一定指导意义。     

水轮机调速器在功率闭环调节模式下的一次调频试验

水轮机调速器一般采用开度调节模式,但对于灯泡贯流式水轮发电机组,采用功率闭环调节模式具有更快的响应速度和更小的超调量。洪江水电厂6号机调速器采用功率闭环调节模式,在一次调频的试验过程中,对其调节系统静态和动态性能进彳亍了认真的检测,优化了一次调频参数,检验了机组的一次调频能力。     

ALSTOM机组活动导叶抗磨块及拐臂磨损处理

本文简要介绍了三峡左岸电站ALSTOM水轮机导水机构的结构以及导叶抗磨块在运行中超常磨损导致导叶下沉这一故障现象,并对该故障产生的原因进行了分析。同时阐述了相应的改进措施及具体处理方法。     

三峡水轮机的非定常湍流计算及整机压力脉动分析

本文对三峡原型混流式水轮机进行了三维非定常湍流计算，得到了水轮机的非定常流场，预测了尾水管内、转轮前、活动导叶前、固定导叶前和蜗壳进口的压力脉动。通过与模型试验结果进行比较可以看出，本文提供的计算结果能够准确预测水轮机内的压力脉动。分析结果表明，尾水管内涡带及转轮与活动导叶间的动静干扰是产生压力脉动的两个主要脉动源，并在整个水轮机流道内传播。