原型水轮机的非定常湍流计算和尾水管压力脉动分析

本文对三陕原型混流式水轮机进行了三维非定常湍流计算,得到了水轮机的非定常流场,预测了尾水管内的压力脉动。通过与模型试验结果进行比较可以看出,本计算能够比较准确地预测尾水管内的压力脉动。本文还根据计算结果分析了尾水管内非定常涡带产生和传播的原理。     

变速混流式水轮机尾水涡带及压力脉动分析

水电机组在调频、调峰及调节新能源波动的过程中经常偏离最优工况运行,由此带来的尾水管涡带和压力脉动问题备受关注,这严重限制了机组的调节能力。本文采用RANS-LES方法,模拟了混流式水轮机变速运行模式下的尾水管涡带和压力脉动分布特性。结果表明：在消涡转速附近,尾水管涡带减小明显,偏离消涡转速时,尾水管涡带将增强;从消涡转速增加到最佳转速,虽然涡带增多、压力脉动幅值有所增大,但效率也随之提高;在最佳转速运行时,水轮机效率最高,相对传统恒速运行模式,可以提高7%左右。研究结果可以为水电机组的运行管理提供参考。     

轴流式水轮机流道内部流动分析

采用数值计算方法研究了轴流式水轮机流道内部三维粘性流动特性。计算模型建立在雷诺平均Navier-Stokes方程基础上，采用RNG κ—ε紊流模型，该紊流模型在比较宽的运行范围内都能得到相当精确的计算结果，并且计算所得转轮能量特性和实际转轮运行结果相当吻合。在流场计算的基础上，利用压力、速度矢量分布图等处理手段显示内部流场，分析在不同工况下流道的内部流态，研究轴流式水轮机流道内部的流动规律，对机组的各项性能做出合理的判断。     

混流式水轮机功率异常波动成因分析

石门坎水电站混流式水轮机组在部分负荷下运行时,机组有功功率波动过大导致该电站无法并网发电。采用SST湍流模型对该电站水轮机在偏工况下的三维不稳定流动进行了仿真计算,重点分析了尾水内部压力脉动特性,研究发现:尾水管空腔涡带振动频率与发电机自振频率发生共振是引起机组有功功率摆动过大的主要原因。     

水轮机内部涡流与尾水管压力脉动相关性分析

本文对三峡水轮机模型机组进行了全流道非定常湍流数值模拟,选择了2个活动导叶开度工况,分别计算不同流量下水轮机尾水管内的旋涡流动。计算结果能够明显显示尾水管涡带的形成和发展,及尾水管内各个记录面上的压力脉动和相应的旋涡转动周期有密切的关系;同时,还表示了旋涡沿流动方向的产生、发展和消失的过程,及其对于压力脉动的形成的影响作用。通过分析发现,形成涡带的旋涡运动是从上冠附近进入到尾水管的,类似于绕流体的脱体涡,说明对于上冠附近流场的研究有助于进一步探讨涡带运动形成机理和减小压力脉动措施。     

轴流式水轮机间隙流动分析

本文介绍了轴流式水轮机间隙流动分析,并结合已有模型试验的试验结果,利用专业流体分析软件进行对比分析.结果表明,此项技术能够准确模拟出通道内的流动情况.对轴流式水轮机设计具有重要指导意义.     

混流式水轮机压力脉动预测

通过混流式模型水轮机全流道的三维非定常紊流计算，预测了引水部件和尾水管的压力脉动。计算以N－S方程为基础，基于贴体坐标和交错网格划分，对控制方程进行变换和离散，采用SIMPLEC算法求解，应用了RNG的k-ε湍流模型。     

轴流式原型和模型水轮机的压力脉动相似性分析

本文利用RNG κ-epsilon湍流模型对轴流式原型和模型水轮机进行了全流道三维非定常湍流计算,预测原型和模型水轮机的压力脉动性能.在此基础上,本文通过对原型水轮机与模型水轮机压力脉动结果的比较,探讨两者在压力脉动性能方面可能存在的相似关系.结果表明,原型水轮机和模型水轮机的压力脉动具有相似的频率特征,但是振幅上并没有明确的相似规律可循.     

三峡水轮机的非定常湍流计算及整机压力脉动分析

本文对三峡原型混流式水轮机进行了三维非定常湍流计算,得到了水轮机的非定常流场,预测了尾水管内、转轮前、活动导叶前、固定导叶前和蜗壳进口的压力脉动。通过与模型试验结果进行比较可以看出,本文提供的计算结果能够准确预测水轮机内的压力脉动。分析结果表明,尾水管内涡带及转轮与活动导叶间的动静干扰是产生压力脉动的两个主要脉动源,并在整个水轮机流道内传播。     

降低水轮机尾水管压力脉动措施的模型试验研究

本文介绍了几种布置在尾水管内的导流装置方案和模型试验结果，描述了各种措施对水轮机效率、出力、流量等参数的影响、降低压力脉动幅值的效果和频率特性。     

混流式水轮机飞逸暂态过程的三维非定常湍流数值模拟

根据加速旋转相对坐标系中雷诺时均的连续性方程和Navier-stokes方程,以及转动系统的动量矩方程,推导了水轮机转轮区域的流动控制方程.采用RNGk-ε湍流模型对基于HL220进行改型的混流式水轮机在9种开度下进行飞逸暂态过程的三维非定常数值模拟,着重对尾水管内的流动进行了分析,得到了尾水管中心投影面压力分布随时间的变化情况,以及水轮机内部各测点的压力脉动.     

基于CFD分析的轴流式叶片动应力问题研究

以轴流式水轮机全流道三维非定常湍流数值计算结果为基础,采用弹性力学非稳态有限元法开展了轴流式叶片的动应力问题研究.计算结果表明,水轮机内部随时间变化的压力场导致叶片结构承受了较大的动态应力,叶片上的最大等效应力点与实际叶片破坏的位置一致;各工况相比叶片转角越小,叶片应力波动越剧烈;叶片上各点的动应力频率成分与流道内的水压力脉动频率基本一致,叶片上的高幅动应力是引起叶片裂纹,导致结构破坏的主要原因.     

尾水调压室位置对尾水管最小压力值的影响

尾水调压室位置是影响尾水管最小压力值的主要因素之一。本文通过理论分析、数值计算和工程实例,证明尾水调压室越过其临界位置向厂房方向移动,尾水管最小压力值变化不大、并略有恶化。该结果有利于地下厂房和尾水调压室的布置,缓解了洞室围岩稳定和过渡过程之间的矛盾。究其物理本质,在机组特性、导叶关闭规律确定的前提下,尾水管最小压力主要取决于尾水管延长段的水击压力、阻抗损失和调压室涌浪水位三者的叠加。由于尾水道总长度不变,移动尾水调压室位置,三者所起的作用相互消长,所以必然存在着有利于尾水管最小压力值的调压室临界位置。     

基于CFD的长短叶片水轮机压力脉动研究

以长短叶片混流式水轮机三维定常湍流计算结果作为非定常湍流计算初始条件,结合混流式水轮机湍流流动进行全流道三维非定常模拟研究。通过在蜗壳进口、固定导叶及活动导叶前、转轮前和尾水管截面测点压力脉动及频谱分析,得出长短叶片混流式水轮机内压力脉动产生和传播的部分规律。     

ASN动叶可调轴流式送风机动调卡涩原因分析

介绍了送风机在电厂发挥的作用,阐述了某电厂1A动叶调整式轴流送风机的工作原理、结构,并针对该送风机动叶调节机构出现的卡涩现象进行了分析和处理,制订了切实可行的预防措施,以供使用同类型送风机者参考。     

水轮机转轮泄水锥形状对机组内部流动影响分析

本文对三峡原型混流式水轮机进行了改型设计,采用延长泄水锥的方法作为降低尾水管振动的措施。通过对改型的整体机组进行三维湍流非定常计算,得到了水轮机的非定常流场,预测了转轮出口尾水管内部的压力脉动。通过与改型前整机的三维非定常湍流计算结果进行比较可以看出,改型后的机组尾水管振动幅值降低,涡带强度有所下降,达到了水轮机减振的目的。