卧式双轮混流式水轮机转轮强度分析

将流体动力学分析软件CFD与有限元软件ANSYS相结合,对挪威Borregarrd Trlandsfoss水电站机组的卧式双轮混流式水轮机转轮在额定工况和最大载荷工况下的强度进行了静力分析,并计算出了其应力和位移分布情况。结果表明,两种工况下,叶片出水边与上冠连接处均出现了非常明显的应力集中;最大等效应力均出现于转轮叶片出水边与上冠连接处,此处易产生疲劳破坏;最大位移均出现于下环处,即对振动较敏感的部位。     

负倾角水泵水轮机转轮水轮机工况压力脉动特性研究

为了系统地研究负倾角转轮机组在额定出力工况及50%出力工况下机组不同位置的压力脉动特性,以某抽水蓄能电站负倾角转轮为基础,通过三维建模软件UX建立全流道计算域,然后采用ANSYS ICEM和TURBOGrid划分全流道结构网格;并采用ANSYS CFX进行数值模拟得到各压力监测点压力脉动信号。计算结果表明,在两种工况下,机组压力脉动主频均为叶片倍频;负倾角转轮机组压力脉动振幅沿负z方向明显升高;机组压力脉动振幅随流动方向先升高后降低,在无叶区位置达到最大值。     

基于ANSYS有限元计算平台水轮机水力性能分析

针对黄坛口电站^#5水轮发电机存在的出力不足的问题,利用UG软件对水轮机进行分块建模,再运用ANSYS商业软件对黄坛口^#5机组进行全流道仿真计算来查寻机组出力不足的主要原因。在不同工况下,分别通过分析比较不同部件水力损失,得出水力损失发生的主要部位与类似规律,进而结合流场分析最终确定机组出力不足的主要原因为机组过流能力不足,且机组转轮部位水力损失最大。同时为解决出力不足的问题,根据分析结果提出了转轮改型初步建议与方向。     

超低比转速轴流式转轮叶片的计算机辅助水力设计

为解决轴流定桨式水电站枯水期小流量下机组不能发电的问题,在分析其原因的基础上提出了减容增效改造方案,并就计算机辅助设计中的几个技术关键问题的处理提出了解决思路与方法;针对一实际电站具体水力参数给出了用自行开发的CAD软件进行转轮叶片水力设计的示例。示例表明:提出的方案正确可行,编制的CAD软件可靠、快速、准确、界面友好。图6参8     

超低比转速混流式水轮机转轮的水力设计与数值模拟

为实现冷却塔富余能量的回收,需要开发出一种新型超低比转速水轮机与风机直接匹配.采用二元理论,从相对导叶高度(H/D)、转轮流道、叶片环量、叶片数等方面进行开发设计.然后基于N-S方程和κ-ε紊流模型采用FLUENT对新型水轮机转轮进行数值模拟,分析研究了转轮的流动、汽蚀和能量性能.数值模拟结果表明:超低比转速水轮机内部流动性能良好,水轮机效率在较大的进口冲角范围内达80％以上.     

基于CFD的长短叶片水轮机转轮研究

以混流式水轮机HLA351为原型,基于商业CFD软件FLUENT,采用Realizable k-ε双方程湍流模型和三维时均N-S方程,对长短叶片结合、长叶片、短叶片三种混流式水轮机在额定流量工况下三维湍流数值进行了模拟研究,获得了各水轮机全流道的流速和压力分布.计算结果表明,在相同情况下,长短叶片结合的水轮机较常规转轮的流速和压力分布更合理、性能更优,为水力机械的设计或改型优化设计等研究提供借鉴.     

水轮机比水能数值预测法研究

为利用CFD技术预测水轮机水力性能,在指定流量为给定初始条件下,通过计算水轮机各部分过流部件的水力损失能量及转轮欧拉能量确定数值计算的有效净水头,若与目标值不一致,必须改变流量以得到目标水头.以混流式水轮机为例,展示了利用CFD技术进行性能预测的高效方法.     

某电站灯泡贯流式水轮机转轮优化研究

某电站水轮机转轮由于叶片应力过大而经常产生裂纹,严重威胁机组安全运行,为解决该电站水轮机转轮叶片应力过大的问题,以该电站灯泡贯流式水轮机为例,基于RNGκ-ε湍流模型,对水轮机各个部件进行建模、网格划分,通过对转轮叶片的加厚与修角优化处理,利用CFD技术对优化前后转轮水力性能及刚强度进行对比分析。结果表明,优化后转轮叶片应力与变形得到较大改善,符合工程实际需要,可有效避免转轮裂纹的产生。     

双喷嘴斜击式水轮机内流场分析

为在转轮直径变化不大的基础上提高斜击式水轮机的出力与比转速,在设计时常采取增加喷嘴数,改变机组布置形式.但喷嘴数的增加易引起斗叶内部流动和射流之间的相互干涉,影响机组效率.利用CFD技术对双喷嘴斜击式水轮机进行流场分析,通过不同斗叶接受喷嘴出口射流的流动计算及结果分析,优化得出转轮斗叶数为20个时双喷嘴斜击式水轮机的最佳斗叶木模型线,并得到斗叶接受射流全过程的速度、压力分布、水流迹线及两个喷嘴同时作用时转轮内部流动的干涉情况.可为斜击式水轮机的推广应用、电站运行提供参考依据.     

基于改进广义牛顿法的燃气轮机性能数字孪生体构建方法

为了提高燃气轮机性能数字孪生体求解过程的鲁棒性,提出了 一种基于改进广义牛顿法的燃气轮机性能数字孪生体构建方法.首先,选择广义牛顿法作为性能数字孪生体的求解方法;其次,在广义牛顿迭代法的基础上,调整隐式非线性方程对应曲线切线的斜率,改进广义牛顿法的初值设置方法;最后,构建性能数字孪生体,将改进广义牛顿法嵌入性能数字孪生...     

含标准模型水轮机的有压输水系统正态模型试验相似律

针对含标准模型水轮机的有压输水系统这一新型、特殊的模型试验,围绕其新引发的相似律问题开展研究,构建了具有唯一单值条件的正态模型试验相似律与比尺体系,并阐释了其与传统模型试验相似律的差异。以1∶4正态比尺的可变速抽水蓄能模型试验平台装置为例,采用水电站过渡过程计算分析专用软件TOPSYS进行数值仿真,验证了该相似律及模型比尺的有效性。     

基于相似定律外推压气机通用特性曲线的方法

相似定律只适用于不可压缩流体,不能直接使用相似定律来外推压气机的通用特性曲线.对相似定律作了改进,通过改变转速比的指数来反映流体的可压缩性对相似定律的影响,使相似定律可以应用于可压缩流体.改进的相似定律中转速比的指数依据燃气轮机组的性能计算加以确定.基于改进的相似定律外推得到了压气机的通用特性曲线,并与基元叶栅法得到的性能曲线进行比较,证明了该方法的正确性.     

带引水调压室水轮机调节系统稳定性及动态品质研究

为了研究小波动过渡过程中,调压室水位波动对水力发电系统动态稳定性及调节品质的影响,从水力耦合的角度,确定了调压室水位与机组流量之间的函数关系,建立了带引水调压室的水力发电系统数学模型,并基于Simulink对系统进行仿真研究。结果表明,调压室水位波动对机组转速的主波影响较小,对机组转速的尾波影响显著;调压室时间常数及引水系统的水力阻尼是影响调压室水位波动稳定的重要因素,机组转速的主波稳定不能表明系统稳定,还必须考虑调压室水位波动稳定性。     

大型空冷汽轮机低压排汽缸几何尺寸对气动性能的影响

在多年试验研究的基础上，归纳和总结了大型空冷汽轮机低压排汽缸几何尺寸对其气动性能的影响规律，并提供了排汽缸的轴向尺寸、环形扩压管形状尺寸、蜗壳横向宽度及蜗壳上半缸形状尺寸等方面的优化选型的原则和建议，为空冷汽轮机的设计提供了有意义的参考依据。图3     

调门运行特性对超临界660MW机组经济性影响的试验研究

对存在轴系故障的超临界660MW机组,通过模拟试验成功地完成了从单阀到顺序阀运行方式的切换。由机组性能试验数据,比较了单阀运行和顺序阀运行的经济指标,在500MW以下负荷,机组节能效果明显。针对机组日常运行负荷,对调门重叠度进行了调整,减少了节流损失,并相应提高机组运行主汽压力,保证机组超临界参数、高效率运行的优势得以发挥。