基于转轮换型的水轮机增容改造及数值模拟

从青海铁吾电站HL160-WJ-84水轮机运行中的实际问题出发,在明确了水轮机改造的方向和目标后,对新旧型谱系列模型转轮的性能进行了对比分析。基于对比结果,初选出了D06A转轮用于技术改造试验。对改造前后的水轮机全流道进行三维湍流数值计算,给出了水轮机改造前后的水动力学特性差异。同时,对改造前后的水轮机蜗壳、转轮叶片的流态分布状况进行了分析比较,对改造后的水轮机整体水力性能进行预估。分析认为,对于小型卧式HL160机组而言,更换转轮后还需对上冠泄水孔实施改造,以防止对流场造成扰动,降低机组的效率。     

核主泵环形压水室内的能量转换特性

为揭示环形压水室内部流动及能量转换规律,提高核主泵的整体水力性能,基于Reynolds时均化N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对核主泵缩比模型内部流动进行全三维数值计算,对比分析不同工况下压水室内部流动特征、能量损失以及不同截面动静压能变化规律。结果表明:环形压水室内水力损失随着流量的增加近似呈线性增加,对于压水室损失占总损失的比重,在小流量及设计工况下,呈非线性成倍增加趋势,当流量增大至1.2Q_d时,压水室损失比重变化平缓;在压水室环形流道内静压能比重明显高于动压能,且静压能比重沿流向近似线性减小,动压能比重沿流向线性增大;在不同工况下环形压水室内部流动呈现明显的非轴对称性,由于回流存在导致隔舌附近区域流动复杂,且偏设计工况下回流量要明显大于设计工况下回流量。     

喉部面积对切线泵性能的影响

为探讨喉部面积对切线泵性能的影响,选取切线泵WG211为研究对象, 利用CFD技术对5组不同喉部直径的切线泵内部流动进行三维定常数值模拟,计算得到不同喉部面积的切线泵在不同流量工况下的扬程和效率,并绘制流量-扬程和流量-效率曲线,最后对不同流量工况下喉部处的速度进行对比,分析截止流量产生的原因和流量系数的取值。研究发现:当切线泵的喉部直径由0.7D_d到1.3D_d变化时,在其设计工况下泵的扬程基本保持不变,其工作范围明显变大;效率随着流量的增大先增大后减小,在截止点附近效率达到最大值;截止点之后的扬程出现急剧下降是由于喉部处的速度大于叶轮外径的圆周速度,并且叶轮外径的圆周速度急剧减小,导致扬程急剧下降;通过对喉部直径为0.85D_d、D_d、1.15D_d的切线泵最优效率点附近的流量系数进行分析,认为切线泵流量系数的取值应在0.75~0.8为宜。     

轴流式止回阀的数值模拟

根据轴流式止回阀的结构特点,利用Solidworks造型软件对其流道进行三维造型,将造型导入到ICEM中进行网格划分,利用FLUENT对止回阀的压力降特性和动态特性进行数值模拟,通过对计算结果的分析,得出轴流止回阀具有节约能源、可以减小水锤作用等优点;应用FLUENT对几种流速工况下的流动进行计算,并与试验结果作对比,结果表明两者比较接近,验证了CFD/CAD的结合在工程应用中的有效性。     

基于CFD的低比转速离心泵叶轮切割性能分析

根据现行的低比转速离心泵切割定律,对MH-46-100型低比转速离心泵叶轮外径进行3次切割,以分块非结构六面体网格划分计算区域。采用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,选用RNGk-ε湍流模型结合SIMPLEC算法求解,对各个模型进行了叶轮和蜗壳相耦合的数值模拟。对性能预测结果与现行的低比转速离心泵切割定律进行对比,证明了切割定律的准确性和基于切割定律的各模型流动的相似性。同时得到了低比转速离心泵叶轮外径减小而效率升高的特点,并对比分析各个模型的流动状况。     

一种新型旋流排沙渠道的试验研究和数值模拟

为解决多泥沙河流引水时的水沙分离问题,提出了一种渠道排沙新技术——旋流排沙渠道,并采用试验研究和数值模拟相结合的方法,研究了渠道内水流的水力特性和排沙特性,分析了该技术的可行性。结果表明：流速、水面线等参数数值模拟结果与试验值一致,数值模拟能够反映旋流排沙渠道内水流的运动状态;起旋室流态随渠道来流量的增加呈自由流、临界流及淹没流的流态演变序列;在淹没流流态下排沙洞内能形成有利于泥沙悬浮卷扬的旋转水流,且对引水渠道内的流态影响很小;随着上游渠道水深增加,排沙洞的分流比呈非线性规律减小,在上游渠道内水深H/B=0.97时,排沙洞的分流比仅为6.07%;上游渠道内水深H/B=0.21时排沙洞内最大流速较渠道平均流速增大了175%,对粒径为(0.075～3)mm泥沙的截沙率达93.7%。旋流排沙渠道是一种高排沙率、低耗水量的渠道排沙技术,成果有利于丰富引水工程中的水沙分离技术,可为这种排沙新技术在工程中的设计和应用提供参考。     

叶片吸力面不同结构对离心泵空化初生的影响EI北大核心CSCD

空化的发生会影响离心泵的稳定运行,为了抑制空化的发生,以一台低比转速离心泵为研究对象进行了非定常数值模拟。通过在离心泵叶片吸力面前缘处布置凹槽、横向障碍物及不连续障碍物三种不同结构,分析这三种结构对离心泵空化初生性能的影响。结果表明:布置三种结构后对离心泵扬程和效率影响较小,在设计工况点,布置凹槽后扬程下降1.7%,效率增大2.4%,布置横向障碍物和不连续障碍物后扬程分别增大2.2%、1.6%,效率分别下降2.6%、2.3%;在空化初生阶段,布置三种结构后均能诱发叶轮进口处相对高压区的形成,很大程度地减少叶轮内空泡体积,很好地抑制空泡的产生,其中布置横向障碍物对叶轮空化抑制效果最好。     

基于MC9S12XS128模数混合式比例控制放大器的实验研究

针对数字式比例控制放大器和模拟式比例控制放大器在实际工程应用中的不足,提出一种基于MC9 S12 XS128单片机的模数混合式比例控制放大器.其控制算法通过模数混合PID控制器来实现,单片机对模数混合PID控制器中数字电位器的值进行调节并记忆存储.利用Tina仿真软件,对模数混合式比例控制放大器电路进行了仿真.该电路已...     

柱塞副微观表面对间隙油膜压力的影响

根据分形理论中的W-M函数建立柱塞与缸体孔表面三维形貌数学模型,并利用MATLAB软件编写程序,分析分形维数对表面微观形貌的影响。将柱塞副间隙油膜沿轴向展成平面,建立油膜厚度及压力分布计算模型,采用有限体积法求解二维雷诺方程,分析粗糙度对柱塞副间隙油膜压力分布的影响。结果表明:随着分形维数的增加,柱塞表面粗糙度呈增加趋势,且表面粗糙度越大,压力峰值越大。     

转速对齿轮泵内流场空化强度的影响

针对齿轮泵中齿轮转速在500~3652 r/min的变转速条件下工作的实际工况,该文通过实验的方法研究了转速对某型齿轮泵内流场空化强度的影响。使用现有的齿轮泵测试实验台,对在齿轮泵转速改变的条件下,齿轮泵内流场的空化强度改变进行监测。由于空化无法直接测量,该文根据空化诱导振动理论对齿轮泵的振动进行测量,得到了齿轮泵内流场空化强度随齿轮转速上升而增强的规律。通过Pumplinx软件对内流场进行建模,利用软件特有的空化损伤模块进行了仿真验证,仿真结果表明齿轮泵内流场空化强度随齿轮转速上升而增强,与实验所得规律一致。本文所总结的规律对减弱齿轮泵内流场空化强度,提升使用寿命具有一定的参考作用。