轴流式水轮机转轮内三维紊流场预测

转轮是水轮机中影响机组特性的一个重要部件．研究水轮机转轮内三维素流场的流动特性对于提高水轮机组的特性及效率具有重要的意义．本文基于N-S方程和标准的κ-ε紊流模型，采用SIMPLEC算法，数值模拟了轴流式水轮机转轮内的三维紊流场，同时讨论了其收效性和准确性．轴流式水轮机转轮内的三维紊流场数值模拟结果有助于提高轴流式水轮机的水力设计、性能分析和优化设计的水平．     

基于ANSYS水电机组过流场特性分析

水流在水轮机内部的流动是一种扭曲、复杂的空间运动,且由于实际运行中的各种因素影响,往往会产生空化空蚀、压力脉动等现象,严重影响机组的安全稳定运行。应用ANSYS软件建立机组全流道三维几何模型,并进行网格划分。采用Fluent 17.0软件,对某电站机组进行数值模拟计算,分析蜗壳、导叶、转轮及尾水管等过流部件内部压力场、速度场的分布规律,与理论分析情况相符。作为水轮机优化设计辅助手段,该方法可预估水轮机内部的流动规律。     

混流式模型水轮机整体三维粘性流动计算

计算机和流动解析技术(CFD)的进步，三维粘性流动数值模拟逐步被应用于水轮机系统的设计和改造。本在雷诺时均N-S方程基础上，采用有限体积法和κ-ε双方程紊流模型，计算了混流式模型水轮机整体三维粘性流动。通过三维粘性流动计算，获得了模型水轮机各过流部件的速度、压力分布，进而预估了模型水轮机的效率，并与模型试验结果进行了比较。     

混流式水轮机引水部件内部流动的二维数值模拟与三维模拟比较分析

基于N-S方程和标准k-ε紊流模型,采用CFD计算流体力学软件对HLA 616-WJ-55混流式水轮机原型机的引水部件在最优工况下进行了二维定常数值模拟,获得了流场的速度、压力分布变化规律,并与同型式水轮机的蜗壳三维数值模拟结果进行比较分析。结果表明,二维CFD分析也能较概括地预测引水部件内部流场的结构,数值模拟结果对水轮机选型和优化设计均具有重要的指导意义。     

应用空间导叶的混流式水轮机三维湍流计算和试验分析

应用二维湍流计算方法和试验手段，对采用了新型三维导叶的混流式模型水轮机进行了研究。数值计算中，采用了全三维全流道的湍流计算方法，基于标准κ-ε湍流模型和SIMPLEC数值方法，从蜗壳进口到尾水管出口，包含所有流道在内的整体一次完成计算，得到速度场和压力场的分布，分析了不同导叶形式对水轮机流动的影响。通过试验分析了模型水轮机的能量特性和压力脉动情况。     

基于数值试验的水轮机改造新方法

传统的水轮机改造方法是针对水电站水轮机中拟改造的过流部件和实际运行条件，采用类似新电站设计的多方案设计和模型试验进行性能对比来论证改造方案和验证设计，在水轮机改造过程中，因受到了已有流道的限制，其过流部件与新建电站的设计思路有很大的差异，根据水轮机改造中过流部件设计的特点，基于数字化设计与试验的思想，对全流道进行联合的三维粘性流动数值模拟，在数值模拟的基础上进行性能预测，以数值试验取代模型性能试验，提出一套基于数值试验的水轮机改造技术，并简介该技术在水电站水轮机改造中的实际应用情况。     

映秀湾电站水轮机转轮沙水流动数值模拟

为了研究映秀湾水电站水轮机内部沙水流动特性,对水轮机进行沙水流动数值模拟,分析水轮机转轮部分沙水流动情况。研究结果表明,转轮内叶片进水边及出水边靠下环处是泥沙分布的主要区域。研究结果对水轮机泥沙磨损的研究具有指导意义。     

基于CFD的HL129转轮改造研究

基于改型优化方法,以某电站混流式水轮机模型机为基础,对HL129转轮进行改造。并建立从蜗壳进口到尾水管出口的全流道计算模型,采用CFD方法对其内部流动进行三维黏性数值计算,以获得水轮机内部流动特性。结果表明:优化后的转轮能够较好改善叶片表面压力分布,提高了低压区的压力值。优化后,尾水管内水力损失减小,流态顺畅,因而能量特性和空化性能都得到了改善。     

水轮机转轮三维粘性流动数值计算

对水轮机转轮内部三维素流计算的基本方法进行了简要介绍,并采用贴体坐标下的有限体积法和K-ε模型,对丰满水电站7号水轮机转轮内部的三维粘性流动进行数值模拟,确定了转轮叶片的切割量,从而对7号水轮机转轮进行割边增容,收到了较好的效果,为老旧水轮机增容改造探索出一条新的道路.     

糯扎渡水电站水轮机蜗壳水压试验情况及分析

糯扎渡水电站首批安装的3台水轮机蜗壳采用椭圆型断面,水压试验时蜗壳变形严重。通过对蜗壳水压试验产生严重变形的原因分析、实体有限元分析、模拟试验和处理方案比选,采取了将蜗壳部分椭圆形断面改变为圆形断面形式,进口段增加2个混凝土支墩的处理方案。计算数据与水压试验结果对比表明,改造后的蜗壳符合设计标准,满足安全运行要求。     

金沙江溪洛渡水电站右岸厂房蜗壳温控混凝土施工技术

介绍了溪洛渡右岸地下厂房蜗壳外包温控混凝土施工技术和蜗壳变形监测技术,特别是采取有效措施保证蜗壳底部和座环阴角部位混凝土浇筑的饱满和密实性对水轮机安全运行至关重要,并验证了蜗壳大体积混凝土内部温度变化趋势。通过对溪洛渡右岸地下厂房蜗壳温控混凝土施工技术和变形监测技术的系统研究和总结,探索出适合当前大型水轮机组蜗壳包裹混凝土施工的技术。     

水轮机导叶含端面间隙的水动力学研究

本文基于N－S方程和标准κ-ε紊流模型，采用贴体坐标和结构化网格，用SIMPLE算法，对带有间隙导叶叶栅进行三维不可压定常粘性流动数值模拟。详细研究比较了导叶有无间隙两种情况下的水轮机导叶水动力学特性，揭示了水轮机导叶端面间隙流动的运动规律以及间隙流动对主流的影响，计算结果与实验吻合，从而为导叶及上下端面的磨蚀以及水轮机的水力稳定性提供理论依据。     

混流式水轮机蜗壳与座环三维中湍流场的数值模拟

用数值方法研究混流式水轮机引水元件内部流场是优化其设计的一个重要手段。本文基于Navier-Stokes方程和标准的κ-ε紊流模型,采用贴体坐标和交错网格系统,用SIMPLEC算法对一模型机组的蜗壳、座环和导叶进行了联合计算,通过对不同工况下其内部三维湍流流场计算结果的分析,为改进和优化混流式水轮机引水元件的设计提供了一些有益的参考资料。     

基于CFD的混流式水轮机流动特性分析

为探究混流式水轮机更新改造前后的水力稳定性,基于CFD性能预测方法,对改造前后的水轮机内部流场进行全流道三维数值模拟分析,探讨水轮机内部流场的速度分布、压力分布、尾水管涡带情况。结果表明:水轮机更新改造后,流道内部流动更加均匀,规律性更强,流态得以改善,运行稳定性提高,机组出力增大,水轮机效率提高,检修周期延长。     

贯流式水轮机活动导叶内部三维固液两相紊流研究

针对贯流式水轮机活动导叶内部固液两相亲流的三维数值模拟问题，基于N－S方程和两相紊流的。。一个模型，采用贴体坐标和交错网格系统，用SIMPLEC算法对水轮机活动导叶内部的固液两相亲流进行数值模拟，提出设计工况时活动导叶内部的两相紊流特性．得出了导叶内部流场和压力场的分布．将计算结果用Tecplot7进行处理，用图形表示其内部的流动状态和压力分布．     

基于CFD的水轮机叶片优化设计研究

以某水电站轴流转桨式水轮机为研究对象,对机组引水管道、蜗壳、固定导叶、活动导叶、水轮机转轮以及尾水管等过流部件进行实际尺寸三维建模,对水轮机进行全流道三维数值模拟,根据模拟计算结果对转轮叶片进行改型设计,并利用CFD以及转轮效率计算,验证了新叶片性能的提升。     

联合BIM和CFD的混流式水轮机蜗壳水力设计

为了探索BIM技术在水力机械设计中的应用，高效模拟设计产品的水力性能，开展了联合BIM技术与CFD的水力机械设计研究。分析了BIM与CFD联合应用的流程以及二者数据交互的方式。以HLFN-LJ-930混流式水轮机为例，将水轮机蜗壳作为重点，对其进行了水力设计，构建了水轮机BIM模型。借助RNG k-ε模型，应用Fluent软件对水轮机全流道流场进行了仿真模拟。模拟结果显示：不同工况下蜗壳BIM模型流场压差较小，速度分布均匀合理，水力性能良好。研究结果表明BIM模型能够为数值模拟提供计算模型底板，有效模拟出水轮机的水力特性，验证了BIM与CFD联合应用于水力机械设计的可行性，对类似水力机械的设计具有一定的借鉴意义。     

基于全流道的混流式水轮机内部流动的三维数值模拟

采用三维N-S方程和RNG湍流模型,利用FLUENT6.3软件,并将混流式水轮机全流道作为一整体,对混流式水轮机内部流动进行了三维定常湍流计算,得到了水轮机各过流部件内的流动特性.该数值计算方法和结果对水轮机的水力优化设计具有重要意义.     

长潭河电站混凝土蜗壳施工技术总结

从经济角度出发,水电站采用混凝土蜗壳替代钢衬蜗壳,可以大量节约钢衬及安装费用;从结构和使用角度出发,也完全可以满足设计要求。蜗壳结构复杂,混凝土浇筑施工工艺要求高。在长潭河水电站混凝土蜗壳浇筑中, 将蜗壳混凝土分为蜗壳底板混凝土、座环支墩混凝土、蜗壳侧墙混凝土、转轮室三期混凝土、蜗壳上锥体及顶板混凝土, 针对不同部位的混凝土,分别采用了不同的混凝土浇筑方法施工。 对长潭河水电站混凝土蜗壳浇筑的施工工艺、施工方法、施工质量控制要点、施工效果进行了介绍。混凝土蜗壳施工完成后,经检查,蜗壳形体结构和混凝土内部质量均满足设计要求,实际运行情况良好。     

高水头混流式水轮机内部固液两相流数值分析

针对泥沙直径对混流式水轮机蜗壳和导水机构内部流场产生影响的问题进行了初步研究,采用固液两相流模型对某电站的高水头混流式水轮机进行了全流道数值模拟,通过单一变量法来研究不同来流泥沙的直径对蜗壳和导水机构内部压力及泥沙分布产生的影响。研究结果表明:与清水相比,含沙水流会不同程度地使蜗壳和导水机构内部的水压力载荷增加,在相同工况下,蜗壳底部、蜗壳鼻端、固定导叶和活动导叶头部的泥沙浓度较大;小直径下泥沙分布均匀,随着泥沙直径的增加,泥沙浓度的梯度变大,泥沙分布更加集中,从而会使磨损加剧。该研究成果可为在含沙水流中运行的水轮机设计提供参考。