混流式水轮机泵板装置特性分析及其改进

为研究混流式水轮机主轴密封泵板装置工作特性及优化可行性,基于CFD商用软件,以新疆红山嘴一级电站4号机为例对其结构进行改进。在模型准确基础上,分别就径向泵叶角度、泵盖高度做改进,并将泵叶和泵盖联合改进结构进行数值模拟。共计25种计算模型,225种工况,以泵盖排水量、梳齿环出口压力、顶盖排水压力作为指标,探究提高泵板装置工作效率及主观减少间隙泄漏量的可行性。研究表明:泵盖位置较泵叶角度改变对优化效果更佳;较大高度比的泵盖对减少间隙泄漏量、提高泵板装置工作效率更有利;径向泵叶且高度比为0.1902为最佳改进结构,可使泵板装置工作效率提高11.7%、泄漏量减少17.8%、顶盖排水量增加14.5%。     

高等农业院校水力学课程教学改革初探

针对高等农业院校学生的特点和现状,本文对水力学课程教学改革进行了探讨,即实施多途径、多形式的考核,强化基础理论环节,引入案例式教学方法,锻炼学生的实际动手能力,培养学生的专业学习能力。实践证明,对传统教学方法的改革促进了学生整体水平的提高,达到了以考促学、增强实践教学、提高教学整体效果的目的。     

三个泉倒虹吸预应力钢筒混凝土管沿程水头损失计算分析

针对三个泉倒虹吸过流量富余的问题,基于工程特点及其水力设计方法,借鉴大口径钢管和预应力钢筒混凝土管(PCCP管)当量粗糙度的取值,根据雷诺数与相对粗糙度,结合莫迪图判别分析了大流量工况下倒虹吸管道水流流态,在此基础上,利用齐恩公式、海曾—威廉公式、谢才公式分别计算了三个泉倒虹吸水头损失值,并与实测资料进行对比分析。结果表明,随着管径增大,管壁光滑程度增加,使得PCCP管内水流处于紊流过渡区而非阻力平方区,因此不应选用谢才公式,而这正是导致三个泉倒虹吸过流能力与设计标准不符的主要原因。此外,发现齐恩公式、海曾—威廉公式适用于大口径有压PCCP管沿程水头损失计算。     

基于CFD混流式水轮机泵叶及泵盖联合降压研究

为研究泵板装置对混流式水轮机上冠流道泄漏水影响,基于CFD商业软件平台,结合新疆红山嘴一级电站4号水轮机,以泵板装置为研究对象,将主轴密封真空度、泄漏量、上冠间隙进口与梳齿环出口压差作为3个研究指标。首先在模型准确基础上对泵板装置内泵叶角度和泵盖高度2个相关结构分别进行数值分析,其次对其联合优化结构数值模拟。研究表明,为提高主轴密封真空度将泵叶和泵盖联合优化可取得更佳效果,即泵叶斜置30°同时泵盖调节高度比在0.0272～0.1086之间,3个研究指标均可达到设计改造要求;上冠间隙泄漏量与泵叶及泵盖结构联系密切且泵盖高度比影响更明显。     

小尺度旋转两相流中泥沙科氏力的作用

对排沙漏斗及浑水水力分离清水装置小尺度旋转两相流中泥沙科氏力的作用进行了研究。结果表明:科氏力大于离心力,泥沙沿径向向中心运动,所有泥沙颗粒都能被完全分离;决定所有泥沙颗粒是否能够被完全分离的因素有装置的半径、水流切向速度以及泥沙粒径。     

用蒙特卡罗法解有压隧洞出口段水流问题

利用不规则游动网格的蒙特卡罗法对有压隧洞出口段水流进行了数值模拟。根据数值计算与模型试验结果的比较，得出具有凸形曲面边界（包括折面底坡）负压区的存在不仅是边界层分离所致，边壁弯曲使过流产生的离心力也是产生负压的重要原因的结论。计算结果表明：蒙特卡罗法灵活简单、结果稳定，计算结果与实测结果吻合较好。     

倒虹吸管身段压强数值模拟研究

通过采用标准k~ε模型模拟湍流,对小洼槽大型倒虹吸管身段在不同流量下进行三维流场数值模拟,并将Q=12.00m3/s和Q=14.00m3/s两种情况的倒虹吸管身段压强值与原型观测数据进行对比分析,结果表明数值模拟和模型试验资料基本吻合,为小洼槽倒虹吸运行管理提供理论依据。     

小洼槽长距离倒虹吸水头损失的数值计算

为了探索采用Fluent软件模拟研究长距离倒虹吸水头损失的准确性,利用计算流体力学软件Fluent的水气两相流VOF法,采用三维标准k-ε模型对长距离倒虹吸水头损失进行模拟计算。计算中考虑壁面粗糙程度,设置不同的粗糙度模拟小洼槽倒虹吸水头损失,从而得到玻璃钢管材粗糙度范围。对比较大流量下水头损失的模拟值与实测值,表明通过设置粗糙度模拟长距离倒虹吸水头损失的方法可行,但网格划分对结果的影响大小还需进一步研究。     

大尺度浑水水力分离清水装置的水沙分离试验研究

为得到大尺度浑水水力分离清水装置出清率与进流浓度、进流流量和底孔直径的关系,本研究采用物理模型试验的方法对其进行了系列试验研究,并结合室内小尺度物模结果进行分析。结果表明：当溢流流量比较小时,不同的进流流量和底孔孔径对应的溢流浊度相差不大,当溢流流量较大时,溢流浊度随之增加,且溢流流量与进流流量基本呈正比。随着底孔孔径和进流浓度的增加,出清率逐渐减小,在相同进流浓度时装置尺寸越大,出清率越高,并总结出了在固定溢流浊度下,进流浓度、装置直径和清水溢出流量三者的关系式。     

阿拉沟水库溢洪道水流特性数值模拟

采用标准k～ε湍流模型,利用VOF法追踪自由水面对阿拉沟水库溢洪道设计和校核工况下水面线、断面流态进行数值模拟,并将两种工况下水流特性进行比较,结果表明水面线实测值与计算值二者吻合良好,各断面平均流速实测值与计算值误差在允许范围内。因此采用数值模拟能够反映不同工况条件下溢洪道的水流特性,可为溢洪道结构设计提供可靠依据,具有一定的实际应用价值。