浙江仙居电站水泵水轮机模型验收试验及水力性能分析研究

仙居电站水泵水轮机组是国内在建和已建的单机容量最大的抽水蓄能机组。电站水头高、变幅大、对水泵水轮机转轮的研収设计提出了很高的要求。本文详细介绍了仙居水泵水轮机的模型验收试验及结果,重点分析了仙居水泵水轮机转轮的能量特性、空化特性、压力脉动特性以及"S"形水力兲键特性等主要水力性能指标。结果表明仙居水泵水轮机各项指标突出、综合性能优秀。     

泸定水电站水轮机水力开发

本文分析了泸定水电站的蜗壳尺寸,尾水管高度、导叶高度、转轮叶片数、导叶分布圆直径等几何参数和比转速、单位流量、单位转速等水力参数的选取以及对转轮性能的影响。利用国内外通用的混流式水轮机转轮及过流部件CFD分析技术,对转轮和通流部件的内部流场进行了计算,在对其流速场、压力场进行分析比较的基础上优化出了一套符合电站要求的装置。     

铜街子水电站水轮机增容改造论证

本文根据铜街子水电站的水力参数对电站水轮机增容的可行性进行论证分析,介绍了转轮的水力参数和几何参数的选择并推荐了水轮机增容的可行性方案。     

泸定水电站水轮机水力开发

针对泸定电站的具体情况,详细分析了泸定水电站的蜗壳尺寸、尾水管高度、导叶高度、转轮叶片数、导叶分布圆直径等几何参数和比转速、单位流量、单位转速等水力参数的选取方法、原则以及对转轮性能的影响。同时,利用国内外通用的混流式水轮机转轮及过流部件CFD分析技术,对转轮和通流部件的内部流场进行了计算,在对其流速场、压力场进行分析比较的基础上优化出了一套符合电站要求的装置。     

仙游抽水蓄能电站水泵水轮机设计

从水力设计、结构设计、过渡过程等方面介绍了东方电机在仙游抽水蓄能电站水泵水轮机研制过程中所采用的设计技术及一些成果。包括提高水泵水轮机能量性能,提高驼峰余量,改善S形特性等方面的CFD方法;转轮、轴承、主轴密封、导水机构等的结构特点;过渡过程计算方法和优化实践等。     

短叶片低压边对水泵水轮机空化性能的影响

为探究短叶片低压边位置对高水头长短叶片水泵水轮机转轮空化性能的影响,针对其转轮的结构特点,设计具有不同低压边位置的短叶片方案。以低压边在上冠位置直径与转轮喉部直径的比值,从大到小依次命名为方案A、B、C,比值越小低压边位置越靠后。采用Rayleigh-Plesset空化模型对三方案分别进行3个水轮机工况和2个水泵工况的定常数值模拟,对比分析计算工况下各转轮的空化形态及能量特性。结果表明：在水轮机方式,小流量工况下随着短叶片低压边位置后移,转轮空化性能得到改善,而在大、中流量工况下方案B的转轮空化性能最优。在水泵方式,高扬程工况下转轮空化程度随低压边位置后移先减缓后加剧,低扬程工况下方案A的低压边位置最利于改善空化性能。综合考虑水轮机方式和水泵方式,直径比值为0.9487的方案B空化性能较优,效率和扬程相对较高。对后续高水头水泵水轮机转轮水力优化设计具有指导意义。     

非同步导叶预开启开度对水泵水轮机启动过程影响

为研究非同步导叶(MGV)的预开启开度对于水泵水轮机"S"特性的影响,选取有明显"S"特性的抽蓄电站建立水泵水轮机模型机组水力模型。为了给选择预开启导叶开度提供依据以及了解其对"S"特性的影响,采用湍流模型对水泵水轮机非同步导叶"S"特性区进行模拟,使用三维、不可压缩流体来模拟内流场和外特性。基于SIMPLEC算法来修正计算流场,使用二阶迎风格式对方程组进行离散求解。结合试验数据进行对比验证。通过内流场和外特性分析发现:采用MGV可以有效地阻止水泵水轮机进入水轮机制动工况;随着预开启导叶开度的增大,流动不均匀性更加明显,转轮与活动导叶之间的水环逐渐消失;预开启导叶开度的增加可以削弱尾水管中的尾水涡带。以上研究成果可以为提高水泵水轮机启动过程的稳定性提供依据。     

基于CFD分析的水泵水轮机活动导叶优化设计

可逆式水泵水轮机是抽水蓄能电站的关键核心部件,活动导叶又是水泵水轮机中的关键核心过流部件,活动导叶设计的水平决定着水轮机的能量指标。导叶后转轮前的区域是引起水轮机振动的关键区域,并且对水泵轮机的能量指标、水轮机工况的"S"形曲线和水泵工况的"马鞍形"曲线的形状有着极其重要影响。本文对水泵水轮机活动导叶的数目进行了详细研究,得出了其对水轮机工况"S"型、能量特性、空化特性和压力脉动特性的影响。     

可逆式水轮机的数值模拟与性能分析

本文基于Navier-Stokes方程和设计的k-ε湍流模型,采用贴体坐标和交错网格系统,采用SIMPLEC算法对一高水头可逆式水轮机进行了全流道三维湍流数值模拟.详细分析了可逆式水轮机在设计工况以及非设计工况下的双向运转过程中,转轮内部,转轮和导叶交接处和尾水管中的流场,同时讨论了部件的能量性能.并结合相关知识对此进行了初步的分析.计算结果揭示了水泵水轮机转轮内部流动规律及部分原因.预测了此水泵水轮机的水力性能.     

五叶片轴流式水轮机水力试验的一些结果

本文以大电机研究所试验台所试验的转轮为基础,采用统计分析的方法,初步探讨了转轮水力性能与其几何参数的关系,为今后水轮机的试验研究工作积累了资料。     

混流式水轮机转轮非设计工况特性分析

本文利用计算流体力学(CFD)手段,对一个混流式水轮机模型转轮叶片在非设计工况下的特性进行了分析.在三维湍流数值模拟计算的基础上,研究了叶片上不同部位随着工况不同而产生特性参数的变化情况,考察了不同来流角度和叶片进口角度、叶片几何形状之间的关系对其性能的影响.计算结果和试验结果的对比,说明了CFD计算过程和结果是比较准确可靠的,从而可以深入分析变工况下流动参数和叶片几何形状之间的耦合关系及其对转轮特性的影响.     

混流式水轮机转轮改型设计与增容改造

本文提出了一些由叶片几何参数计算转轮水力性能的公式,简述了性能参数与几何参数间的关系,可用于指导转轮改型设计与电站增容改造,通过实例,说明了转轮改型设计与电站增容改造的方法。     

混流式转轮上冠型线变化对水轮机水力性能的影响

为了获得水电站水轮机技术改造中混流式转轮上冠型线变化时水轮机水力性能的变化规律,本文以某混流式水轮机模型转轮为研究对象,在原转轮上冠型线的基础上,提出了四种改型的上冠型线方案,采用CFD方法对不同上冠型线的转轮内部流动特性、能量特性、空化性能及过流能力进行了数值模拟和对比分析。结果表明:上冠型线的适当上抬可以增大转轮的过流能力,并且改善转轮在大流量工况下的能量特性和空化性能;但过高的上冠型线对小流量工况下的叶道涡的位置和强度有负面影响;与原转轮相比,方案4的效率略有提高;小流量工况时,上冠型线越高,叶道涡的位置越靠近叶片头部,且涡的强度越大,从而使转轮效率降低;大流量工况时,上冠型线上抬可能导致叶片进口靠上冠部分出现回流,进而导致压力分布不均匀;上冠型线的改变对最优工况下转轮效率和内部流动特性影响较小;可以为水轮机技术改造中转轮的改型设计与性能预估提供必要的参考。     

新型抗空蚀转轮优化设计——满天星电站的成功改造经验

本文从改善满天星电站转轮严重空蚀破坏出发，以转轮内部三维粘性流动分析为基础，首先分析了满天星电站原转轮（HLD46）内部的压力分布规律，分析计算显示的空蚀发生部位及其强度与转轮实际运行中的破坏情况非常吻合。在此基础上，分析了转轮主要的几何参数（叶片倾角、叶片包角及型线等）对水轮机翼型空蚀的影响，通过多方案的设计和流动分析的多次比较优化，获得改善满天星电站空蚀性能为目的的新型抗空蚀转轮。优化设计后的新型转轮压力最低部位非常靠近叶片出水边，低压区面积大大减少，并且基本上没有改变原转轮的出力性能，从而获得制造厂和满天星电站的认可。新转轮于1999年底投入运行，经过4000多小时运行后1＃转轮没有发生空蚀现象，2＃转轮仅在几个叶片发现有轻微空蚀，表明改型优化是非常成功的。     

应用新型高性能水轮机转轮对老电站水电机组增容改造

简要介绍了近年来应用高 性能水轮机转轮对部分老电站水电机组进行增容改造的实例，提出了针对电站的不同条件进行增容改造的途径及效果。同时介绍了部分适合老机组增容改造的优秀转轮的水力性能参数。     

基于三维有限元分析的交流接触器电磁铁的优化设计

以双E型电磁铁为研究对象,对交流接触器操作电磁铁进行了优化设计.利用寻优法计算线圈电流值,基于三维有限元方法分析了电磁系统内部的磁场分布,并对其静态吸力特性进行了仿真计算和实验验证,实验结果与仿真计算的结果相一致.在此基础上,利用虚拟样机技术研究了铁芯、线圈高度等结构参数对静态吸力特性的影响,提出操作电磁铁的最佳几何尺寸的选择.     

大朝山水电站6号机组运行稳定性与转轮动应力研究

通过对大朝山机组运行稳定性和动应力试验研究,分析了机组在变负荷工况下的转轮动应力变化规律和频率特征,同时也对稳定性各个特征参数与动应力变化测量结果进行了比较,并分析了在不同特征工况下,影响动应力的各个因素,为转轮裂纹机理和动应力研究以及对深入开展大型水力机组的运行稳定性和可靠性研究提供了有力的试验依据。     

李家峡1号机组转轮叶片动应力试验及机理分析

结合李家峡1号机组转轮叶片应力试验,研究转轮叶片在不同工况下的动应力和静应力水平、分布情况及动应力的频率特征,分析动应力成因及对转轮叶片寿命影响,为转轮裂纹机理研究以及指导大型水电机组的安全高效运行提供参考。     

混流式水轮机叶道涡形成分析及抑制研究

可再生能源的大力发展要求水电机组更加频繁地运行在部分负荷,以平衡电网参数,导致部分负荷下的叶道涡特性成为水轮机水力设计及优化的一个重要考核指标。本文基于理论分析和水轮机模型试验,分析了混流式水轮机叶道涡的形成原因,并提出抑制叶道涡初生和发展的有效措施。研究表明,水轮机转轮不能适应流量较大范围的变化而导致转轮内稳定连续的压力梯度被打破可能是影响叶道涡形成的因素之一。通过压缩转轮流道,采用仿生流线型设计及控制叶片扭曲程度对转轮进行改型,能够有效抑制和推迟叶道涡的初生及发展,为进一步扩大水轮机的稳定运行范围提供参考。     

The Effect of Machine Geometry and Materials on the Starting Torque of the Shaded-Pole Induction Motor

A formula in closed form is presented for the starting torque of constant air-gap shaded-pole motors. The formula involves only the applied voltage, machine geometry, and material characteristics. It is subsequently used to evaluate the effect of geometry and material changes on the starting torque, confirming in a general manner some previously known results, and providing further insight into the design optimization process.