基于CFD偏置迷宫密封泄漏特性研究

为了探究偏置状态迷宫密封的泄漏特性,使用ICEM CFD软件对迷宫密封水体模型进行结构化网格划分,并选择标准k-ε湍流模型,以不可压缩流体为工作介质对不同偏心率的迷宫密封进行了数值模拟计算,分析了不同间隙和压比对偏置迷宫密封泄漏特性的影响。结果表明:迷宫密封在偏心率不变的情况下,密封泄漏量随着节流间隙的增大而增加;密封泄漏量随着压比的增大而增加,且在高压比工况下,泄漏量随偏心率的变化更加明显。     

双喷嘴斜击式水轮机内流场分析

为在转轮直径变化不大的基础上提高斜击式水轮机的出力与比转速,在设计时常采取增加喷嘴数,改变机组布置形式.但喷嘴数的增加易引起斗叶内部流动和射流之间的相互干涉,影响机组效率.利用CFD技术对双喷嘴斜击式水轮机进行流场分析,通过不同斗叶接受喷嘴出口射流的流动计算及结果分析,优化得出转轮斗叶数为20个时双喷嘴斜击式水轮机的最佳斗叶木模型线,并得到斗叶接受射流全过程的速度、压力分布、水流迹线及两个喷嘴同时作用时转轮内部流动的干涉情况.可为斜击式水轮机的推广应用、电站运行提供参考依据.     

轴流式叶片的改进升力法设计与研究

针对我国轴流泵以及轴流式水轮机效率普遍偏低的情况,考虑到轴流叶片外缘、轮毂处的边界层及间隙流的影响,在轴流式叶片设计的传统升力法模型中引入修正系数A(R,δ)进行改进,得到了改进升力法设计模型,同时应用传统升力法和改进升力法对一轴流式水泵和水轮机叶片进行了对比设计,并利用NUMECA软件进行流动模拟,分别得到转轮(叶轮)叶片表面及轮毂、轮缘处的速度-压力分布以及各工况的效率.计算结果证明了改进升力法较传统升力法好,改进效果显著,有效地提高了轴流式水力机械的效率,改善了轴流式水力机械内部流动的速-压分布.为轴流式叶片的设计提供了一种新的计算模型.     

多相增压泵气液两相流计算分析及试验研究

借助CFD软件,采用标准k-ε模型对N-S方程进行封闭计算,分析多相增压泵输送清水的水力性能,并进行样机试验测试对比。采用Eulerian模型求解,并分析输送含气率为30%的气液两相流时,增压泵流道、过流部件的速度、压力、气体体积分数及密度等分布规律。计算分析及试验结果表明:针对增压泵内部复杂三维流动的水力性能进行预测的数值模拟分析可靠; 气体对增压泵性能影响不利。气液两相流数值计算模拟表明:增压泵进、出口及均化器内部流速分布均匀; 均化器上侧气体体积分数较下侧多; 增压泵底部气液混合密度较上部大; 均化器及叶轮过渡处压力最低; 增压泵首级叶轮叶片旋转中心的工作表面的气体体积分数最大,次级叶轮工作表面的气体体积分数降低; 增压泵各级导叶叶片工作表面的气体体积分数相对均匀,首级导叶叶片靠近进水边的工作面附近的气体体积分数较高,次级导叶叶片靠近叶片旋转中心的工作面区域气体体积分数较高。     

贯流混流式水轮机尾水管压力脉动分析

利用Fluent软件的大涡模拟(LES)模型对贯流混流式水轮机尾水管的压力脉动进行了数值模拟，并结合数值模拟中的涡带情况，对贯流混流式水轮机以及轴伸贯流式水轮机的振动问题提出对策与方案。     

摩擦润滑对金属定子衬套外高压成形结果的影响

大长径比金属定子衬套成形管件需要保证较高的贴模质量和成形质量,而摩擦对成形管件的成形质量的影响较大。综合考虑成形管件内径、材料性能参数、加载路径和成形压力等参数的影响,建立金属定子衬套外高压成形数值仿真模型,研究摩擦润滑对等壁厚金属定子衬套成形质量的影响。结果表明:随着摩擦因数增大,成形管件轴向材料塑性流动增幅较大,但成形管件中间截面等效塑性应变沿路径的分布规律基本相同,数值变化幅度也较小。综合分析成形管件过渡处对角距离、壁厚分布标准差和相对壁厚误差3项成形质量评价指标,结果表明,管件成形质量随摩擦因数增大而降低,所以在等壁厚金属定子衬套成形过程中,需要尽量改善管件与模具之间的摩擦润滑条件。     

基于性能预测的轴流泵设计研究

针对我国轴流泵效率普遍偏低的情况,结合轴流泵叶轮轮缘、轮毂处的边界层及间隙流的影响,在传统的升力法模型中引入修正系数,对传统的升力法公式进行改进,得到改进的升力法,应用两种模型完成叶轮叶片的设计,并利用NUMECA软件进行数值模拟,得到采用改进的升力法设计的叶轮叶片表面及轮毂、轮缘处的速度及压力分布均较传统升力法设计的好,设计工况点的效率比采用传统升力法设计的叶轮高2.5%.     

长短叶片混流式水轮机转轮的三维几何建模

针对混流式水轮机叶片形状复杂、实体造型困难,以混流式转轮叶片二维木模图为基础,基于UG软件的三维建模功能,采用由点到线、线到面、面再到体的方法对混流式水轮机叶片进行三维造型.针对水轮机一次造型不光滑,采用类流线的方法在尽量保持原有型值点不变的前提下优化模型,最终建立了光滑精准的三维模型,为后期的流动性能预测、刚强度计算分析等提供了条件.     

水泵内部流动的数值模拟及叶轮的改造

采用κ-ε湍流模型,应用NUMECA软件对一离心泵内部的三维湍流流场进行了数值模拟,得到了离心泵内部流动的压力分布、速度分布及漩涡流动.并通过对其流动和水力性能情况进行分析,优化叶片对叶轮进行了改造,改善了叶轮内部流动,提高了其水泵的水力性能.改造后的泵内部流动数值模拟结果表明其流动和水力性能良好.     

基于大涡模型水轮机压力脉动的数值预测

基于N-S方程和大涡湍流模拟(LES)模型，采用贴体坐标和四面体网格系统，对控制方程进行变换和离散，并用SIMPLE算法求解，对混流式水轮机全流道内的三维非定常湍流进行了数值模拟，并对水轮机尾水管内的涡带压力脉动进行了数值预测。