混流水轮机尾水管压力脉动的近似分析方法

根据水轮机基本原理，在已知模型综合特性曲线的情况下．给出一种近似计算模型混流式水轮机尾水管进口环量的方法。     

混流水轮机尾水管压力脉动近似分析方法(续)

混流式水轮机尾水管中由涡带引起的压力脉动，对水轮机的稳定运行有很大影响，研究尾水管中的压力脉动规律，对指导水轮机的运行是有重要意义的。一般认为，混流式水轮机尾水管中由涡带引起的压力脉动，与尾水管进口处的水流环量有关，本文阐述了一种在已知模型综合特性曲线的条件下，利用数据拟合的方法来近似地计算混流式水轮机尾水管中压力脉动特性的方法。     

混流水轮机尾水管压力脉动的近似分析方法

根据水轮机基本原理，在已知模型综合特性曲线的情况下，给出一种近似计算模型混流式水轮机尾水管进口环量的方法。     

不同导叶开度下混流式水轮机尾水管内部流动及压力脉动分析

为探究活动导叶开度对混流式水轮机尾水管内部流动及压力脉动的影响,通过建立西南某电站混流式水轮机三维全流道模型进行定常和非定常条件的数值模拟,研究混流式水轮机在额定水头不同导叶开度下的尾水管流动特性及压力脉动。结果表明：随着导叶开度的增加,尾水管直锥段出现明显的交替旋涡并引起尾水管低频压力脉动,尾水管内压力及速度分布的均匀性逐渐变差,尾水管弯肘段监测点压力脉动主频幅值先增大后减小。尾水管涡带是引起尾水管产生低频高幅特征压力脉动的原因。     

混流式水轮机停机时瞬态尾水管流场与压力脉动的数值分析

为了研究汽轮机停机引起的压力波动和流场不稳定性,本文基于k-ε湍流模型开展了额定工况下混流式水轮机停机过程中瞬态尾水管流场的数值研究,分析研究了水轮机流域内部的压力波动和非定常流动不稳定性的原因。研究表明：水轮机停机过程中的压力波动分为3个阶段,第一阶段仍存有较高瞬时压力波动,整体压力均值持续减小;第二阶段压力振幅在稳步下降、整体压力回升;第三阶段压力稳定并且不再波动,尾水管中小尺度涡结构增加且不断溃灭坍塌,最后消失达到稳定流动;通过尾水管内速度场的变化,对停机期间涡结构的形成和变化作出了深入的解释,有助于了解和预防水轮机停机过程所导致的破坏性后果。     

混流水轮机尾水管压力脉动脉似分析方法（续）

本文阐述了一种在已知模型综合特性曲线的条件下，利用数据拟合的方法来近似地计算混流式水轮机尾水管中压力脉动特性的方法。     

混流式水轮机压力脉动特性研究

为探究不同长短叶片比例对混流式水轮机压力脉动特性的影响,基于流场数值模拟的计算方法,对不同长短叶片比例的混流式水轮机进行全流道三维非定常湍流计算。计算结果表明,混流式水轮机内部的压力脉动主要由转轮和导叶的动静干扰以及尾水管的低频压力脉动所致;当短叶片出口离转轮旋转轴最近点处与长叶片直径之比为0.6时,混流式水轮机效率最高,为92.66%,且该混流式水轮机各过流部件对应的压力脉动幅值以及振动幅值也最小,水力稳定性最好。对研究背景、计算方法与步骤,以及计算结果的分析等情况均作了较为详细的介绍。     

导叶开度对混流式水轮机压力脉动特性及流动诱导噪声的影响

为研究导叶开度对混流式水轮机压力脉动特性及流动诱导噪声的影响,应用CFD和LMS Virtual Lab软件分别对混流式水轮机在三种导叶开度下进行非定常流场和声场数值计算。结果表明:混流式水轮机内压力脉动主要受到叶片通过频率(108.33Hz)以及低频脉动(4.15Hz)的影响;随着导叶开度的增大,叶频对转轮进口和蜗壳内压力脉动的影响逐渐增加;外场噪声的分布与混流式水轮机的几何轮廓相吻合;尾水管弯肘段有助于减弱混流式水轮机流动噪声声压;导叶开度越大,混流式水轮机辐射出的外场噪声声压值越大,偶极子特性越明显。研究结果可为混流式水轮机组的稳定运行及流动诱导噪声的控制提供参考。     

混流式水轮机转轮叶片的自由曲面构造

针对混流式水轮机叶片传统木模图的缺陷,基于参数样条自由曲线造型理论,从叶片木模图所提供的数据出发,生成了叶片的数值模型,为进行叶片振动特性及相关力学特性的数值分析计算提供了原始依据。     

混流式水轮机整体结构有限元分析

由于混流式水轮机整体结构的复杂性,因没有成熟的理论指导,在设计阶段对动力特性难加以考虑.通过有限元建立其动力学控制方程,以大型有限元软件为平台建立有限元计算模型,并使用先进的Lanczos法对结构整体与局部模态分析确定结构的固有频率和振型等动力特性.同时与其他振源频率进行了比较分析,研究其出现共振的可能性.     

混流式水轮机组调速器运行故障分析研究

水轮机调速器在实际运行过程中难免会出现漏油、抽动等问题,而常规的理论分析和仿真研究很难反映其真实的运行状态。因此,针对混流式水轮机组调速器在运行中出现的接力器抽动以及压力油泵频繁启动的故障,根据调速器控制原理以及检修原则,采用理论分析的方法展开了故障处理方面的研究。根据研究结果,提出了可行的处理方案,最后对检修前后压力油泵启动的间隔时间进行了对比分析。研究结果表明:调速器在38%~45%开度段出现抽动故障,在非故障开度段仍存在漏油的故障。该结果验证了理论分析的准确性,同时检修后的间隔时间满足了运行的要求,证明了处理方法的合理性,可为同类型电站对类似事故的处理提供参考依据。     

混流式水轮机内部空化流动数值模拟

为探究不同比例的长短叶片对混流式水轮机内部流场空化特性的影响,基于欧拉-欧拉方法中均匀多相流假设的混合两相流体无滑移模型,采用RNG k~ε湍流模型以及三维时均N-S方程,对各混流式水轮机进行全流道三维定常空化湍流计算,获得了3种不同比例长短叶片对应的混流式水轮机在各空化系数下空泡相的流动特征以及各水轮机对应的σ~η曲线图。计算结果表明,当长短叶片比例为0.47时,水轮机临界空化系数最小,为0.060 8,相比长短叶片比例为0.6时降低了8.82%;当3种水轮机处于同一空化系数下时,该型水轮机效率最高;随着水轮机转轮短叶片的增多,水轮机的空化性能及能量性能得到了明显的提升。研究结果对长短叶片混流式水轮机的设计、优化和改型等具有一定的指导意义。     

基于欧拉固液两相流模型的混流式水轮机导水机构磨蚀损伤研究

为保障水轮机发电机组的安全运行,对水轮机活动导叶磨蚀损伤机理进行研究。基于欧拉固液两相流模型对水轮机活动导叶内部的固液两相紊流进行数值模拟,对磨损情况进行了分析,提出了导水机构的磨损预估及相应的修复建议。所得结论可供相关研究人员参考。     

水轮机压力脉动测试的分析与探讨

介绍了水轮机压力脉动试验中测量位置、测点数量、信号采样频率及采样时间、空化系数等因素对压力脉动试验结果的影响,并提出在进行压力脉动试验时,应增加测点,延长采样时间,提高采样频率,以避免信号遗漏和信号混叠等现象的发生。建议对水轮机的重要运行工况,应增加不同空化系数下的压力脉动试验,以避免在真机运行时可能产生“空化自激”现象,确保原型机组的安全运行。     

Simulation of the load rejection transient process of a francis turbine by using a 1-D-3-D coupling approach

This paper presents the simulation and the analysis of the transient process of a Francis turbine during the load rejection by employing a one-dimensional and three-dimensional （1-D-3-D） coupling approach. The coupling is realized by partly overlapping the I-D and 3-D parts, the water hammer wave is modeled by defining the pressure dependent density, and the guide vane closure is treated by a dynamic mesh method. To verify the results of the coupling approach, the transient parameters for both typical models and a real power station are compared with the data obtained by the 1-D approach, and good agreements are found. To investigate the differences between the transient and steady states at the corresponding operating parameters, the flow characteristics inside a turbine of the real power station are simulated by both transient and steady methods, and the results are analyzed in details. Our analysis suggests that there are just a little differences in the turbine outer characteristics, thus the traditional 1-D method is in general acceptable. However, the flow patterns in the spiral casing, the draft tube, and the runner passages are quite different： the transient situation has obvious water hammer waves, the water inertia, and some other effects. These may be crucial for the draft tube pul- sation and need further studies.     

水轮机尾水管压力脉动分析方法研究

为掌握石家庄混合蓄能水电厂某水轮机尾水管的压力脉动特性.对水轮机尾水管压力脉动进行了现场测试.获得了多个工况下的测试数据.在测试数据的基础上,通过相空间重构理论,对尾水管压力脉动信号序列进行相空间重构,根据确定嵌入空间维数大小的嵌入定理.保证相空间容纳原状态空间吸引子的特征,选择恰当的嵌入维数m,计算其分形关联维数.再现动力学特性.研究结果表明,基于分形关联维的水轮机尾水管压力脉动状态分析方法是可行的.     

偏工况下混流式水轮机压力脉动数值仿真及其改善措施研究

某电站混流式水轮机组在部分负荷时机组出力大幅摆动,真机试验结果显示尾水管涡带频率与发电机低频振荡频率接近,二者产生共振导致功率波动。本文采用CFD方法对该电站混流式水轮机进行了三维非定常数值模拟,对包括电站现用泄水锥、加长型泄水锥、在尾水管内安装阻尼栅、在尾水管内安装导流板等4种方案下水轮机内部非定常流动进行了仿真,对比分析了各种方案对尾水管内涡带形状和压力脉动的影响。计算结果表明:加长泄水锥能降低压力脉动的幅值,但不能改变压力脉动频率;相比于阻尼栅,在尾水管中安装导流板能更有效地改变尾水管水压力脉动的主频并减小压力脉动的幅值,且对水轮机效率的影响较小。