冷却塔用微型混流式水轮机水力损失分析

采用理论分析和计算流体动力学技术研究了500 t/h冷却塔专用低比转速水轮机的水力损失特性.通过研究发现,该水轮机的水力效率较低,水力损失耗散在引水部件内,其次是在转轮内,这是由于蜗壳流量系数和导叶内流速过高引起的.     

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.     

轴流式转轮三元粘性流动数值计算

为进一步提高轴流式转轮的设计精度与性能,采用时均Navier-Stokes控制方程,标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,对一轴流定浆式水轮机转轮内三元粘性流动进行了数值模拟。提出了水力损失计算方法,获得了转轮的预测效率。分析了转轮内部流场分布规律,建立了叶片表面压力在包角范围内的变化曲线,有助于认识转轮内真实流动现象,为改善设计提供可视化数据支持。     

基于CFD的水泵水轮机压力脉动分析

针对水泵水轮机的压力脉动问题,采用计算流体力学进行了全流道数值分析。在活动导叶以及转轮之间的无叶区沿圆周方向设置61个监测点,并且对水轮机工况以及水泵工况分别采取不同工况进行压力脉动分析,对比分析不同工况的流场与压力脉动之间的联系。结果表明,水轮机工况以及水泵工况无叶区压力在时空尺度上均呈现周期性分布,水轮机工况压力分布主要由转轮叶片所决定,水泵工况压力脉动主要由活动导叶决定。水泵工况压力脉动强于水轮机工况。     

超低水头轴流式水轮机反问题设计及水力特性研究

基于准三维的反问题设计方法,设计了可用于低水头可再生能源开发的超低水头轴流式水轮机的导叶和转轮叶片.导叶为等厚叶片,转轮叶片采用空化性能良好的NACA 66(MOD)翼型.设计中根据给定的进出口边环量分布及叶片表面载荷分布,在满足无撞击进口水流条件下,计算、调整叶片剖面翼型的拱度和安放角.为了验证设计方法的有效性,还对该轴流式水轮机进行了全流道的三维定常湍流计算.计算结果表明:流道内水流流动平顺,水力损失小,最高效率可以达到92.16%,且在较宽的水头变幅内,水轮机均具有良好的水力性能.     

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。     

高水头贯流式水轮机转轮的设计研究

高水头贯流式水轮机是一种新近研究成功的机型。杜同教授一开始就提出了导水机构V_m·R=const的流场分布规律,而且实验也证明了这一点是正确的。本文在分析了高水头贯流式水轮机与现代化混流式和一般贯流式水轮机水力性能的基础之上,阐明了高水头贯流式水轮机是一种很有发展前途的水轮机。但是由于目前推广的该型水轮机的转轮是套用一般混流式水轮机的转轮,然而套用的转轮并不适合新型水轮机的流场特点,使新型机的水力     

不同步导叶对水轮机压力脉动的影响

采用Realizable k-ε模型,对水布垭模型水轮机进行三维全流道非定常湍流模拟,对在不同步导叶(即MGV)作用下的压力脉动进行了分析.选择活动导叶部分开度工况,分别研究MGV在3种不同开度下水轮机的压力脉动特征.分析结果表明:MGV可以减轻尾水管涡带的偏心,减小尾水管断面的压差,从而降低尾水管内低频压力脉动的振幅;MGV改变了导水机构与转轮之间原有的动静干扰特性,形成了新的振源,蜗壳和导水机构的中高频率压力脉动有所增强.     

水力机械转轮正问题数值研究与进展

水力机械转轮正问题数值和转轮性能预估研究作了全面的评述，分析讨论了各种数值模拟方法的特点，对水力机械转轮正问题数值研究发展提出了建议 。     

水力机械转轮反问题数值研究与进展

介绍了水力机械转轮准三维和全三维反问题数值计算以及优化设计研究现状，分析讨论了各种转轮设计方法的特点，提出了水力机械转轮反问题数值研究所急需解决的一些关键问题。     

抽水蓄能电站泵工况全过流系统流场数值模拟

为了更加全面分析抽蓄电站泵工况流场特征,建立包括引水隧洞、调压井、高压管道、水泵水轮机组与尾水隧洞的全过流系统几何模型.采用考虑重力作用的控制方程结合、-∞SST模型对其不同单机抽水工况进行3维湍流数值模拟,与模型试验换算结果进行对比,计算并分析了各个过流部件的水力损失.结果表明:考虑重力作用的数值模拟得到的流场分布状态更贴近实际,额定工况效率误差为0.9％,扬程误差为1.0％,其它工况效率和扬程的最大误差分别小于3.5％和3.0％.抽蓄电站水力损失主要发生在机组段,而输水系统水力损失相对较小,平均约占总水力损失的10.4％.导叶开度相同时,不同工况机组段水力损失的诱发因素不同,小流量工况水力损失主要因为转轮进口流态紊乱,出口流场不均匀;而活动导叶开度较小,流速过大是大流量工况水力损失主要成因.     

柔腹式浮体闸不同步分析

本文以模型实验水力现象为基础分析了浮体闸的不同步机理,讨论了不同步与失控的联系与区别,用力矩变率方法,证明静态降闸曲线的凸点可作为失控的临界点。文中引入不同步力的概念,指出不同步力是招致不同步运行的外因,并给出不同步力的表达式。通过闸室廊道系统的水力分析,对一确定的降闸曲线,使不同步力计算成为可能。在此基础上,提出可供工程应用的柔腹式浮体闸不同步计算方法。     

基于CFD的水轮机叶片对转轮流场的影响分析(英文)

采用FLUENT软件对长短叶片混流式水轮机HLA351转轮在额定工况下进行了三维定常数值模拟,较好地预测了转轮内部流场详细情况.计算结果表明,增减短叶片,转轮内部流态出现了较大的变化,其中长短叶片结合式转轮流态最好,水力性能最优,长叶片转轮次之,短叶片转轮较差.     

湍流工况水润滑导轴承流场分析及承载能力计算

给出湍流工况下水润滑导轴承流场分析的基本方程及其特殊边界条件,并利用有限差分法进行数值求解,得到了轴承中速度分布和压力分布规律,进而求出轴承的承载能力。     

沙河抽水蓄能电站技改转轮空化特性分析

沙河抽水蓄能电站投入运行多年,在机组检修期间发现两台水泵水轮机转轮存在空蚀缺陷.为了彻底解决此问题,文中基于对空化发生原因的分析,通过数值模拟对转轮进行了优化设计,并对优化后的转轮开展了模型试验.数值模拟结果表明,优化后的转轮压力脉动较小,效率水平较高,叶片表面压力分布均匀,最低压力分布合理,电站汽蚀余量NPSHp大于...     

表面织构参数对径向轴承流体动力润滑特性的影响

为研究表面织构参数对径向滑动轴承流体动力润滑特性的影响,建立了基于经典雷诺方程的表面织构润滑计算模型,设计了具有不同分布位置和几何参数的长方体形状的表面织构,在施加雷诺边界条件的情况下使用有限差分法求解雷诺方程,分析了织构参数对轴承静态特性的影响作用,其静特性参数包括偏心率、偏位角、最大油膜压力、最小油膜厚度、摩擦力及轴承两侧泄油量。数值计算的结果表明:表面织构可以明显改变油膜压力的分布情况,尤其当织构分布在压力下降区和最大压力附近时;与光滑轴承相比,油膜的压力分布有显著的变化,通常分布在轴承上游的织构,可以使油膜压力的峰值增大。此外,织构在轴承表面的分布位置对轴承的其他静态特性有着不同的影响。     

小型水电站混流式水轮机增效扩容改造研究

针对我国目前数量众多的小型水电站机电设备,尤其是卧式混流式水轮机严重老化、达不到额定出力等问题,探讨了混流式水轮机转轮和导水机构的优化设计。试验结果表明,通过优化水轮机流道水力设计和活动导叶出口安放角,机组效率、出力、噪音和振动可以得到明显改善。     

低水头水轮机水力设计的新方法及其应用

本文针对低水头水轮机转轮水力设计中常用的升力法,提出了一种新的水力设计方法,并设计了新转轮。新型转轮的水轮机在水电站的实际运行中,具有较好的能量指标和汽蚀性能。     

可逆式水轮机水泵断电变工况研究

针对抽水蓄能电站稳定性的要求,利用可逆式水轮机水泵工况断电过程中蜗壳出水边的压力始终保持恒定(水轮机工况的水头)、机组转速连续变化这一规律,在Fluent软件中变换转轮的边界条件设置,达到模拟可逆机水泵断电不同工况点水力变化的目的。计算时采用雷诺时均方程和RNG k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用半隐式方法(SIMPLEC)算法。数值实验结果直观地反映了不同工况点叶片表面的压力分布、蜗壳内部的流场漩涡分布、水力损失等,对可逆式水轮机的转轮设计和结构优化有一定的参考价值。     

轴流式转轮叶片优化设计数学模型的建立

本文采用最优化原理和ＣＡＤ技术，对轴流式水轮机转轮叶片优化水力设计进行了理论分析和应用研究。在转轮翼栅流体动力学理论分析基础上，建立了反映轴流式转轮叶片几何参数（ｌ／ｔ，ｄＢ，ｓ等），工作参数（ｎ１，Ｑ１，Ｈ，Ｄ１等）与特性指标（ｎｓ、σ等）之间变化关系的多目标约束非线性规划的优化水力设计数学模型。