MATLAB软件在某新型水轮机调速器设计上的应用

水轮机调速装置是水电站实现自动化控制的重要设备，它的运行正常与否直接影响着水电站的安全运行。针对目前水轮机调速器模型仿真中存在的问题，利用MATLAB软件中所提供的Simulink图形仿真工具箱代替编程式仿真的方法，对某新型水轮机调速器的设计进行了性能仿真。该方法具有融数值计算、可视化建模和图形输出于一体的特点，能满足水轮机调速器设计工作的要求．具有较广泛的应用前景。     

基于奇异值分解的水轮机空化压力脉动调控方法

为了减小水轮机运行过程中空化、空蚀对效率和出力的影响,合理地分析和提取空化信号对指导水轮机的调控和运行有重要意义。文中提出了一种基于奇异值分解的水轮机空化压力脉动信号提取方法,采用奇异值辨识法对试验测得的压力脉动信号进行分离,分析水轮机产生空化时的压力脉动波形,以提高对空化工况分析的准确性,通过CFD仿真优化,模拟水轮机运行的工况,分析空化现象与压力脉动信号的关系。采用奇异值分解方法对水轮机压力脉动信号进行分离,实现脉动信号的降噪和特征提取。结合PID控制技术和远程检测技术,实现对流量、水位、补气阀开度的智能调控,保障了水轮机组的平稳运行。     

基于ANSYS的水轮机推力轴承动力学分析

针对某一水轮机结构,推力轴承作为其重要部件,其运转状态的好坏对水轮机运行的安全性和平稳性产生重大影响。因此对水轮机推力轴承进行动力学仿真及结构分析,研究推力轴承运动时的特征,为该推力轴承实时监控提供理论支撑,具有十分重要的意义。介绍了该水轮机轴承内部的运动学关系,建立了该轴承的有限元模型,利用ANSYS/LS-DYNA显式动力学模块对该轴承的运动过程进行了仿真,并用LS-PREPOST进行后处理,分析了滚动轴承在正常情况下,轴承各部件的应力、位移分布规律,为水轮机推力轴承的正常运转提供了理论依据。     

基于CFD的水轮机气蚀机制探讨

针对水轮机叶片表面气蚀的典型特征,利用CFD方法进行仿真计算,模拟气蚀形成和作用过程;根据模拟计算结果提出了新观点:空泡溃灭发生微射流以一定的倾角冲击壁面,壁面材料产生的最大应变在流束边界局部区域,呈环状分布;空泡气蚀在局部区域是渐进的,以“连锁反应”形式扩展,具有一定过流环境的分布特征;典型的冲蚀缺陷形貌是空泡气蚀在不同阶段的产物。     

轴流式水轮机全流道内非定常空化湍流的数值模拟

为了研究轴流式水轮机内部的空化流动,将Fluent 6．1商用软件中的一种完整空化模型和一种混合流体两相流模型相结合,对某水电站原型轴流式水轮机全流道内的非定常空化湍流进行了数值模拟。根据模拟结果,预测了水轮机在特定工况下运行时流道内空化发生的部位和程度,并对水轮机的能量性能进行了预估。数值预测的空化流动现象与模型水轮机空化试验中所观察到的现象基本一致,说明数值模拟结果可为轴流式水轮机的运行性能预测提供参考。     

混流式水轮机转轮优化设计及CFD分析

为了解决某小型水电站的混流式水轮机部分工况压力脉动大,空化、磨损严重的问题,对原水轮机进行了深入研究,并在原水轮机转轮的基础上研制出了新型的、适合该电站运行工况的水轮机转轮,对水轮机转轮进行了更换改造。对新型转轮和原转轮进行三维建模,分别与其余过流部件组装成水轮机全流道。采用ICEM进行网格划分,利用CFX软件,基于RNGκ-ε湍流模型,对原始全流道和改造后的全流道进行了数值模拟计算,通过计算结果分析转轮改造后水轮机内部流动以及外特性的变化,预估改造后水轮机的实际运行效果。     

水轮机泥沙磨损预估及抗磨损技术研究

针对多沙流域水电站中普遍存在的泥沙磨损现象,结合工程实例,利用野崎次男公式预测某电站水轮机泥沙磨损情况,并指出含沙量和水轮机过流流速是该电站泥沙磨损的关键影响因素,进而提出采用高分子涂层技术,优化水轮机运行参数和合理排沙等抗磨损措施。     

索风营水电站3~#机拓展稳定运行区域可行性研究

索风营发电厂联合通用电气水电设备（中国）有限公司,开展了基于生态流量控制下的混流式水轮机组稳定运行优化研究项目。该研究首先通过详尽的现场实测了解现机组的水力机械特性,然后通过数值模拟研究动态现象并分析机组的机械响应,最终基于现场试验和数值模拟分析结果,对转轮进行疲劳分析,从而推断出试验水头下拓展水轮机运行范围的可能性。本文介绍了该项目的研究过程及阶段性结论,旨在为混流式水轮机基于生态流量拓宽稳定运行区域以及为老电站稳定性改造提供借鉴和参考。     

蓄能机组顶盖座环联接螺栓强度分析

螺栓联接作为水泵水轮机最重要的联接方式之一,要承受高强度的拉伸载荷与剪切载荷,为此螺栓需要进行预紧处理。在水泵水轮机运行过程中,往往会发生疲劳断裂的情况。本文结合水泵水轮机结构设计实例,分别采用《机械设计手册》、《VDI2230强度螺栓联接的系统计算》及有限元仿真对水泵水轮机顶盖座环联接螺栓进行了强度分析,并进行了横向比较,总结了三种校验方法的差异,为水泵水轮机螺栓强度校验提出了新的思路。     

基于数值模拟的六喷嘴冲击式水轮机两相流动分析

水力发电中，冲击式水轮机是利用高水头资源的主要设备，六喷嘴冲击式水轮机内部流动复杂，分析困难。鉴于此，分析了六喷嘴冲击式水轮机内部流动过程，分析给水机构内部的流动状态对自由射流的影响机理。利用VOF模型准确捕捉气液交界面的特点，分析自由射流冲击转轮的流动过程，找出水斗力矩变化规律以及影响效率的流动损失，分析开度变化对不良流动的影响规律以及不良流动现象产生的原因，为优化改进多喷嘴冲击式水轮机的出力和效率提供依据。结果表明：流体在分叉管处产生漩涡，漩涡向下游发展，使自由射流的形状发生改变；21个水斗具有周期性变化，相互之间仅存在相位差，自由射流冲击水斗时存在两射流同时作用到同一水斗和背面打水等不良流动。     

二滩水轮机综合特性曲线及真机最优工况研究

在模型机及真机试验基础上，对二滩电站水轮机最优工况作了研究，得出了最优工况运行特性曲线，可以对电站水轮机机组的实际运行工况起到指导作用。     

基于MATLAB的水轮机瞬变过程计算仿真

在水轮机瞬变过程计算中,因水轮机的特性呈现较强的非线性特征,往往需要进行特性曲线数据的存取和处理.利用MATLAB语言强大的数据处理功能,采用三维空间曲面的形式对水轮机特性进行描述和插值,并对水轮机瞬变过程进行了计算仿真.     

水轮机调速器运行工况误切换故障的分析与处理

结合广西那吉航运枢纽电站2#水轮机调速器在机组运行过程中,多次发生运行工况突然切至"手动"模式运行的故障现象,分析了故障原因,并通过软件技术措施排查和消除了机组安全运行隐患。     

水轮机过流部件抗磨蚀的新技术探究

发电机组是水电站发电牛产的核心装置，为了保证水轮机工作性能的持续发展，以改善水轮机工作性能为目的，分析了过流部件磨蚀现象的成因，并提出了抗磨蚀处理的新技术，最后阐述了水轮机组日常管理的措施。     

基于ANSYS的抽蓄水轮机底环强度及动态特性分析

针对抽水蓄能电站水轮机结构的特殊性,建立了某抽水蓄能电站水轮机底环的有限元模型,并利用ANSYS软件对其刚强度和动态特性进行了有限元分析.根据底环材料机械特性给出了其刚强度有限元分析结果的考核准则,并判断刚强度分析结果是否满足许用要求.根据该水轮机参数,分析了水轮机底环动态特性仿真结果,并判定结构与激振频率产生共振的可能性.结果表明底环刚强度及动态特性均满足要求,分析方法合理,对抽水蓄能机组底环的设计具有指与意义.     

基于CFX数值模拟的水轮机转轮叶片优化设计

介绍了水轮机转轮的优化方案,基于ANSYS-CFX11.0仿真软件对混流式水轮机转轮叶片的三维流动及能量分布进行了数值计算、模拟仿真,重点对削薄后的转轮叶片进行了数值模拟和分析。     

水轮机的振动特性研究

水轮机的振动特性对水电机组安全稳定的运行至关重要。本文以有限元的方法求解水轮机部件的流固耦合振动特性，给出了具有借鉴意义的结果。并给出了应对水轮机振动所引发问题的相关对策，对水轮机振动特性的研究发展趋势和方向也予以关注。     

刮板输送机中部槽结构设计优化

通过对某矿SGZ1000/3×1000型刮板输送机中部槽结构特点进行分析，并利用仿真模拟软件对中部槽的静力学特征进行仿真模拟计算，通过计算结果可以看出，在中部槽铲板槽帮位置应力集中现象严重，最大应力值达到580 MPa。在对这一部分进行结构焊接优化并进行铲板槽帮加厚处理之后，应力集中现象得到有效缓解，中部槽结构运行稳定性得到显著增强。     

液体中空泡收缩过程的数值研究

材料在液体中的空蚀破坏程度会因为液体环境的改变而大相径庭,而液体中空泡的生长、溃灭是造成材料空蚀破坏最根本的原因。为了研究液体环境对空泡运动过程的影响,利用有限差分法计算空泡在不同液体环境中的收缩过程,对不同液体黏性、表面张力条件下不同尺寸空泡的收缩过程进行了分析。计算结果表明:液体黏性会减缓空泡收缩过程中的脉动现象,且黏性越大,空泡收缩过程中脉动现象所持续的时间越短,脉动幅度也越小;表面张力越大,空泡收缩稳定后的半径也越大,且表面张力在空泡收缩过程中表现出的对空泡泡壁的加速效应会增大空泡的脉动频率。与前人的研究相比,研究还发现:在同样的液体环境中,随着空泡初始半径的减小,空泡在收缩过程中呈现出的脉动现象所持续的时间会越来越短,而最终稳定后的量纲一半径则会越来越大,即空泡在收缩过程中被压缩的比例越来越小。计算结果为理解液体中空泡的溃灭行为和由此引起的空蚀破坏提供了理论依据。     

塔式起重机变幅机构运行的刚体动力学仿真

就塔式起重机小车变幅机构的运行建立刚体动力学模型，利用Simulink动态仿真工具，采用四阶龙格一库塔法对小车变幅机构的运行工况进行仿真，并对仿真成果进行了分析。其成果对小车变幅机构运行的动力学分柝有应用价值。