无活动导叶S形贯流转桨式水轮机的研究

本文介绍了中小型S形轴伸贯流式水轮机导水机构由有活动导叶定桨改为无活动导叶转桨时水轮机特性的研究,以及固定导叶叶栅参数及对转轮叶栅流场特性的影响。     

涡列引起的水轮机叶片振动

在水轮机的固定导叶、活动导叶和转轮叶片的尾流中可能出现涡列,它是水电站的典型激振因素之一。几年前对国内水电设备进行的调查表明,某种低水头混流式水轮机主要因涡列激发的振动而使转轮叶片产生裂纹或断裂,研究涡列对叶片的作用将有助于预测和防止它引起的振动。     

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。     

水轮机导水机构力特性的数值实验研究

在分析研究现有的水轮机引水部件内部流动和设计理论的基础上，文中基于N－S方程，标准的k-ε紊流模型，采用贴体坐标和非结构化网格，用SIMPLE算法，对带蜗壳的导水机双列叶栅进行三维不可压定常粘性流动数值模拟，详细研究了导水机构水动力学特性，计算出导叶上的水作用力和水力矩系数，其计算结果与实验值相吻合，为正确的选择水机构接力器、设计导叶提供必要条件。     

含沙水时水轮机活动导叶的设计及实验研究

该文通过对含沙水流条件下水轮机导叶的水力损失及磨蚀机理进行分析研究,重新设计制作了活动导叶翼型,并与现行标准导叶在专门设计的模型实验台上进行了对比实验,得出了一些有价值的结果。这些结果为进一步进行含沙水导叶翼型的研究提供了有益的参考。     

水轮机固定导叶涡街的动力学分析与燕尾修型研究

卡门涡的脱落与叶片尾部形状密切相关,为了研究固定导叶燕尾后缘对卡门涡脱落的影响,运用涡动力学理论对固定导叶涡量场进行分析,寻找涡街输运的一般规律;并对混流式水轮机的双列叶栅进行数值模拟,对原型和燕尾型固定导叶尾迹涡量场和压力脉动进行比较。数值计算结果表明：与原型相比,燕尾型固定导叶尾迹的涡量值和压力脉动相对减小。燕尾开叉角起到了延长涡街输运距离的作用,同时限制了新生漩涡的生长空间,降低了涡街能量;燕尾后缘对于卡门涡的脱落具有抑制作用,减弱了卡门涡的破坏能力。     

水轮机固定导叶和活动导叶的一种计算机辅助设计方法

本文提出了一种关于水轮机固定导叶和活动导叶的计算机辅助设计(CAD)方法,通过人机对话的方式,可以根据不同的电站参数设计符合要求的导水部件。实际编程设计结果表明,该方法设计速度快、准确度高,可以代替传统的作图设计法。     

基于三维粘性流分析的轴流式水轮机固定导叶的优化设计

绝大我数轴流式水轮机的蜗壳为不完全包角的T型蜗壳，仅通过对蜗壳的几何形状优化而实现沿固定导叶进口圆周均匀供水或速度分布均匀几乎是不可能的。本文探讨了通过沿圆周分布不同形状的固定导叶来降低损失，以克服此种蜗壳自身的不足，提高转轮的水力效率。采用流动分析商业软件对固定导叶进行优化设计，在其他通道和转轮不变的情况下，本文优化的固定导叶与常规方法设计的固定导叶进行了同台试验对比。     

活动导叶刚强度计算力学模型研究

首次采用包括顶盖、活动导叶、底环及导叶臂,并在导叶臂上施加压紧力这样涉及到大量非线性的力学模型对导叶的刚强度进行分析。以三个电站为计算对象,采用多种力学模型对活动导叶的刚强度进行分析,研究各力学模型所做的简化对计算结果的影响。     

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。     

导叶不同步装置降低蜗壳进口压力的机理研究

利用基于特征线原理的蜗壳进口压力的表达式，结合含导叶不同步装置的水泵水轮机的全特性曲线，对高水头抽水蓄能电站中，低比转速水泵水轮机甩负荷时，导叶不同步装置降低蜗壳进口压力的机理进行了理论分析和探讨。导叶不同步装置的及时投入，增大了流量特性曲线在“S”特性影响区内的正斜率，减小了水轮机甩负荷时每一时间步长内的蜗壳进口压力的上升幅值，从而在一定程度上降低了蜗壳进口压力的最大值，但并不改变蜗壳进口压力的双峰特性。另外，在水轮机甩负荷工况的同时，MGV装置的延时投入时间越短，预开启导叶的附加开度的增加速率越快，蜗壳进口压力的最大值就降低的越多。     

不同支墩的蜗壳对水轮机流场特性及性能的影响

通过对轴流转桨式水轮机四种不同支墩的蜗壳数值模拟,研究结果表明：从水轮机转轮室进口来流的均匀特性来看,蜗壳支墩的个数和形式对水轮机的水力要素和性能影响较大;叶道间的流量沿导叶高度方向自顶盖至底环逐渐增大,支墩和蜗壳的形式对鼻端附近固定导叶和蜗形进口附近的活动导叶叶道间的流量具有一定的影响。支墩尾部自底环至顶盖扭向蜗型的部分能够将水流很好的引向蜗形部分,使水流在圆周方向上的分布更加均匀,有利于提高水轮机的整机效率和机组运行稳定性。     

三峡模型水轮机引水部件流动特性的试验研究

通过在蜗壳进、出口及导叶出口３个断面布置五孔测球对三峡水电站模型水轮机引水部件中流动特性的测量表明,蜗壳进口断面的流动符合圆管流动的规律,蜗壳出口断面中有明显的二次流。导叶中心线上下流动基本对称,导叶出口的总速度、各速度分量及速度环量由上至下逐渐增大。本文报导了最优工况及偏离工况的测量结果并作了初步分析,对水轮机引水部件及转轮的设计提出了有益的建议。     

水轮机座环与导水机构流态研究的边界元法

本文用直接边界元法数值模拟水轮机座环和导水机构的双排环列叶栅内的不可压流体的流动。建立了双排叶栅绕流的边界元方程,把周期性边界条件和Kutta条件引入到方程中,实现了Kutta条件的非迭代计算的自动满足,节省了计算时间,计算结果与有关解析解及试验数据吻合较好。     

水轮机筒阀动水关闭过程的三维非定常数值模拟

在充分考虑筒阀与邻近部件之间相互影响的基础上,本文以水轮机全流道为研究对象,利用非结构化网格划分计算区域,采用RNG k-ε湍流双方程模型对筒阀内部非定常流动进行研究,并对筒阀及上下游相关的水轮机各过流部件在动水关闭状态下进行数值模拟,着重分析并得出了水轮机筒阀周边流场及引水部件蜗壳、固定导叶和活动导叶在筒阀不同开度下的压力和流速分布等流态特征,这些流态特征的分析可以预测混流式水轮机的工作状态,防止飞逸现象的发生,同时也为水轮机筒阀电液同步控制系统提供设计和操作参数等理论依据。     

水轮机模式液力透平流道式导叶的优化

由于水轮机模式液力透平级间导叶水头损失占比高达40%,需要对液力透平级间导叶进行研究。在可选的级间导叶中,流道式导叶正反导叶连为一体,流道相对独立,是一种水力性能较好的级间导叶。本文基于水力原动机理论,将水流环量概念贯穿液力透平流道设计全过程,设计了与水轮机模式液力透平转轮相匹配的流道式级间导叶,并采用正交试验的优化算法,对水头影响较大的因素,包括导叶包角φ、正导叶出口角 、反导叶宽度 、流道外壁最大直径 ,各取4个水平进行正交试验方案的设计。通过CFD数值计算,分析各个方案的性能,找出了各因素对导叶性能的影响规律,在此基础上获得了效率较高的导叶模型,并研究了水力性能、叶片表面压力分布及叶片内部流动规律。研究表明：各个参数对效率的影响力中, 最大, 最小;对水头的影响力中, 最大,φ最小。优化后的模型在设计工况点效率提高了5.83%,应用水头提高了7.15%,级间导叶损失降低了1.16%,导叶表面压力过渡更加均匀,叶片内部水流流态更加平稳,满足液力透平对于高余压液体的能量回收要求。本研究可以为水轮机模式液力透平流道式导叶的选型和优化提供参考。     

MS6001燃气轮机机组进口导叶的控制

简要介绍了MS6001燃气轮机机组压气机可调进口导叶(VIGV)的控制。重点介绍了燃气轮机起动过程中出现的VIGV 3种不同开度的情况和带负荷时2种不同运行方式对燃气轮机背压的影响。     

水轮机导对抗泥沙磨损的水力研究

本文介绍了减轻低比速（ｎｓ＝１００ｍ－ｋＷ）混流式水轮机导叶泥沙磨损水力型式的物理模拟试验及数值模拟计算的成果；揭示了导对绕流、导对与转轮互配水力设计，对泥沙磨损的影响，为较圆满解决该类导叶的泥沙快速损坏提供了新的途径。     

水轮机导叶抗泥沙磨损的水力研究

本文介绍了减轻低比速混流式水轮机导叶泥沙磨损水力型式的物理模拟试验及数值模拟计算的成果；揭示了叶绕流，导叶与转线配水力设计，对泥沙磨损的影响，为较圆满解决该类导叶的泥沙快速损坏提供了新的途径。