水泵水轮机泵工况小流量波动特性

为了研究水泵在水轮机泵工况小流量下的流场特性,对某电站水泵水轮机进行建模.采用SIMPLEC算法和剪切压力传输模型（SST k-ω）模拟泵工况的流场特性,分析当泵工况活动导叶处于设计开度时在小流量下转轮、导叶的流场,结合实验对水泵水轮机的性能进行对比计算.结果显示,在导叶设计开度下当体积流量为设计流量的15%～53%时扬程曲线有小幅度波动;流量越小在导叶间的类似射流现象越明显,随着流量降低涡结构逐渐增多并且尺度逐渐变大,以至于充满整个活动导叶与固定导叶之间的流域;导叶的存在是小流量下扬程小幅度波动的主要原因.以上结论均可为水泵水轮机的优化设计提供依据.     

导叶与隔舌相对位置对离心泵水力性能影响的数值研究

导叶叶片与蜗壳隔舌的相对安放位置对离心泵水力性能影响较大,该问题在设计和安装过程中容易被忽略.通过采用雷诺时均法针对导叶与隔舌相对位置对离心泵水力性能的影响展开数值研究并经过试验验证,模拟结果与试验结果契合度较高.对离心泵内部流场的数值分析表明:设计流量下不同导叶与隔舌相对安放位置下效率最大差值为2.2%,且效率差值随流量增大逐渐变大,最大效率偏差为4.5%,设计流量下扬程最大差值为5m.导叶与隔舌相对安放角ψ=25°和ψ=41°时,离心泵水力性能较好;导叶与隔舌相对位置对离心泵水力性能影响主要在于其对蜗壳内部流动损失的影响,对叶轮做功及导叶内部流动损失影响较小,导致离心泵整体的运行效率、扬程等产生较大变化.研究对带导叶的离心泵安装具有一定借鉴意义.     

潮汐电站贯流式水轮机尾水管流动特性研究

基于潮汐电站真实的水头变化,在机组同一导叶开度和桨叶开度下加入不同的进出口压力,以此探究潮波条件下水轮机内部流动特性.数值模拟结果显示:在不同的压力进口条件下,流态显示出了截然不同的变化,从内部流动到外特性都有所不同.同时通过非定常计算的频谱及尾水管进口处轴向速度和圆周速度之比的分析,确定了低压工况下尾水管内旋转水流并不是涡带,而是由转轮出口的气团和水力不平衡共同造成的.     

导叶开度对径向叶片式液力透平性能影响研究

在液力透平叶轮入口添加导叶可减少水力损失从而提高效率。基于CFD软件,在不同导叶开度下对液力透平内部压力场和速度场进行了数值模拟,并得到了透平运行的外特性曲线。结果表明,导叶开度为15°时,透平内部流动较为顺畅,水力损失较小,从而效率提高,可为液力透平的水力设计提供参考。     

基于CFD的离心泵全流场非定常流动特性研究

为了研究不同流量下离心泵全流场内部非定常压力脉动分布特性,采用RANS方法和SSTk-ω模型对泵内非定常流动进行了数值计算.研究发现,不同流量工况下离心泵扬程和效率计算结果与试验结果的最大偏差在4％以内,验证了数值计算结果与试验结果的良好一致性.数值计算结果显示:小流量工况下,在叶轮多个流道内发现漩涡结构.由压力脉动的...     

双流道水力透平的导叶优化研究

参照中开泵的结构构成机理与水轮机的转轮设计原理,开发出一种低比转速水力透平机。利用CFD软件,对添加了4种不同翼型导叶的水力透平机进行数值模拟。结果表明:头部较厚的传统导叶不利于水流绕流,在引、导水部件处能量损失严重;而在带有头部减薄的负曲率导叶的水力透平机中,具有合理的内流场分布、最优的能量回收效率,且在某一特定工况下,其水力性能远远优于拥有其他3种导叶叶型的水力透平机。     

不同工况下混流式水轮机叶栅流场的数值模拟

针对混流式水轮机叶栅空蚀和振动问题,基于UG对混流式水轮机转轮叶片进行三维建模,运用CFD方法对不同导叶开度(30%、60%、90%)在不同速度(5 m/s、8 m/s、10 m/s)条件下对叶栅流场进行模拟,主要根据叶道涡和二次流对叶片空蚀和振动问题的影响进行分析.研究结果表明:在额定工况下,高流速流体是引起叶片吸力侧出水边空化的主要原因;在大开度导叶工况下,流道间的叶道涡和在流道出水边形成的二次涡随着流速的增加变得不稳定,使得局部区域空化和振动问题加剧.     

多级离心泵内部间隙流动与泄漏损失

为研究多级离心泵前后密封口环对整体水力性能和容积损失的影响,以某高压离心泵为分析模型,建立叶轮、导叶和密封环一体化的整体模型并进行了三维流场模拟,得到不同工况下多级泵的水力性能和口环间隙泄漏量,分析间隙内的流场结构.结果表明,考虑环形间隙结构的全模型性能预测结果与试验值取得较好的一致,在设计点附近的泄漏量预测值与经验公式计算结果接近.高压多级离心泵内部泄漏损失对性能存在明显的影响,间隙内的回流和叶片出口处的损失随流量增加而减小,相反地,叶轮入口处的损失因流量和间隙泄漏量增加而增大.     

基于比面积调控的核主泵动静叶栅数值优化研究

核主泵动静叶栅的参数匹配对水力性能有显著影响。为了提高核主泵整机效率,本文基于动静叶栅几何参数的匹配关系,采用正交试验方法,选取调控比面积的三因素及三水平,探讨比面积对泵水力性能的影响机制;基于各因素平均值,综合考虑叶轮和导叶几何参数及其交互作用对扬程、效率影响的显著性,确定最优组合方案。研究表明:比面积对扬程和效率影响显著,ξ取0.835时,动静叶栅几何参数达最优匹配度,此时扬程和效率均达峰值点。导叶叶片前缘区域,ξ对液流速度的影响较显著,导叶内部速度值呈线性下降趋势时,导叶叶片对液流的控制力较强。当ξ取0.835时,CFD验证导叶水力损失达最小值。获得最佳比面积ξopt为0.835,动静叶栅内部水力损失最小,提高了核主泵整机性能。研究结果为核主泵动静叶栅水力设计,提供了理论依据。     

屏蔽式核主泵多工况下内部流动特征分析

为深入研究核主泵水力部件的流动特性,基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,针对3种典型运行工况(0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d)下缩比系数为0.4的某型屏蔽式反应堆主冷却剂泵模型泵的三维不可压湍流流场进行定常数值模拟,对比分析不同工况下核主泵的压力分布与流场分布,描述叶轮、导叶与压水室的流动特征,并对造成这些特征的原因予以讨论和说明。同时,将数值计算的扬程值和效率值与在闭式试验台所做的试验结果进行对比,绘制出该模型泵在0.8Q_d~1.2Q_d的外特性曲线。结果表明:基于ANSYS CFX的数值分析方法能够有效预测核主泵的水力性能,揭示内部流场的特点,获得内部流动细节;在设计工况下,核主泵的水力性能最佳且流态保持均匀稳定;通过与非设计工况对比,较为全面的掌握了核主泵的流动特性。该研究可为核主泵的水力部件设计与优化提供一定的参考。     

考虑热效应流体绕流柱体的流动分析

对水横掠热柱体时旋涡脱落时的流动试验进行了分析.研究表明,考虑热效应后的旋涡脱落发生明显变化,表现在旋涡脱落信号傅里叶变换峰宽的改变.在一般换热器设计中往往忽略了壁面热效应,应引起有关部门注意.     

圆管分层层流的流动规律

从流体力学中N－S方程出发，建立了圆管两相分层层流流动的数学模型，通过两相分层层流的相互作用的流体力学分析，提出了两相流动界面的耦合条件，从而得到了一组完整描述两相圆管分层流的数学方程，再通过数值求解分层流的数学方程，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律，应用圆管两相分层层流的流动规律，可以实现高粘流体的高效率输送，其节能效果十分明显。     

水流流速与阻力的脉动规律

利用 LDA-10型二维激光流速仪,作者实测了室内水槽中水流的脉动结构和时均结构、着重分析论证了流速的概率密度分布;同时,用统计数学方法考察了与流速成平方关系的阻力的概率密度分布.结果表明:1.在整个水深范围内,水流流速样本系列服从正态布分.在近壁区也是如此:2.在相对水深y/H=0以上区域阻力样本服从正态分布、在 y/H=0.05以下区域则具有偏态性.     

水平管中气液两相流的流动特性研究

本文对水平管中气液两相流的流型分类，摩阻压降梯度在自制的实验台上作了系统的测定和研究，对气液两相流中这一经典课题得出的自己的见解和研究结果。     

建筑开口流量系数及其对火灾烟流的影响

在高层建筑火灾试验塔上测试了典型门、窗不同开度时的流量系数。该系数可用于火灾烟气流动预测计算,也可用于压送风量及一般建筑通风换气计算。同时,运用建筑物火灾烟气流动性状预测计算软件,分析了门窗开度及流量的系数对火灾烟流的影响。     

孔板流量计流场的数值模拟

基于对不可压缩流体流过孔板基本代数方程组的分析,自主开发了孔板流量计流场的数值模拟软件.详细分析软件收敛的条件,并给出了在层流和湍流条件下流出系数的计算结果.不仅将在湍流条件下的数值模拟结果与国际标准化组织(ISO)数据进行对比,同时,还将在层流条件下的数值模拟结果与试验数据进行对比.对比结果表明:在层流条件下,计算结果误差可控制在3％以内;而在湍流条件下,计算结果的误差可控制在2％以内.     

植物条件下明渠紊流拟序结构的可视化研究

运用数字图像处理及流动显示技术,对植物条件下明渠紊流拟序结构进行了初步研究。实验结果表明,植物改变了明渠的紊流结构,与无植物条件存在明显差异。根据拟序结构特性,流动可以划分为三个区域：植物内层区,弱猝发现象与类卡门涡街综合作用,尾流涡结构受植物直径及排列方式影响大;植物顶部附近区,紊流结构复杂、结构变化快,同时存在壁面边界层中的猝发现象及自由混合层中大涡配对现象,猝发周期与流速负相关,涡平均渗透深度与流速和淹没度正相关;植物外层区,与明渠外区类似,表现为涡体拉伸及紊流的间歇性。各区紊流拟序结构各不相同,但却相互作用、相互影响。     

对转式轴流风机内流的数值模拟

采用压力修正法（SIMPLE法）和混合H－D格式,结合K－e湍流模型,求解加权平均N－S方程,数值模拟了对转式轴流通风机内的流场,设计性能良好的对转风机有较好的流场,说明通过求解N－S方程是定性分析对转式风机性能的一种有效方法。     

轴流泵端壁区域流动三维粘性数值计算

本文作者采用通用流场分析软件FLUENT,基于N-S方程,选用RNG k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对轴流泵叶轮内部(及端壁间隙)流动进行了三维粘性数值计算.通过实验验证,表明数值计算结果和实测数据吻合较好.详细分析了叶顶附近流场形态以及叶轮出口轴向、周向速度分布,进行了性能预估.并给出了实验装置图.     

环柱形狭缝通道内气液两相流流动特性

在水平放置的环柱形狭缝通道中, 对空气 水两相混合物的流动特性进行了研究, 首次得出了相应的流型图, 并提出了预测压降的关联式, 为环柱形狭缝通道中空气 水两相混合物的传热特性研究奠定了基础。