水轮机转轮三维边界层计算及性能预估

本文采用动量积分方程法计算了水轮机叶片三维旋转边界层，给出了叶面正交曲线坐标曲率及相关几何参数的简捷计算公式，在此基础上，提出了一套水轮机转轮性能预估的计算模型，得到了合理的计算结果。     

水轮机转轮三维边界层计计算及性能预估

本文采用动量积分方程法计算了水轮机叶片三维度转边界层．给出了叶面正交曲线坐标曲率及相关几何参量的简捷计算公式．在此基础上，提出了一套水轮机转轮性能预估的计算模型，得到了合理的计算结果．     

基于CFD的水轮机内流场分析研究综述

近些年,基于CFD的数值模拟已成为分析水轮机内部流场的重要工具。简要介绍了基于CFD的水轮机内流场分析的研究意义,重点阐述了其在国内外的发展历程及研究现状,最后对未来的发展做出了展望。     

基于性能预测的水轮机水力优化设计

本文分析水轮机过流部件内的三维流动特点及现行的水力设计方法存在的问题，提出了在采用传统的过流部件水力设计进行流道初步设计后，考虑各过流部件耦合作用关系，对整个流道进行三维粘性流动计算分析及性能预测，以流场数值模拟取代模型试验，修改完善设计的水力优化设计思想和方法。以某混流式水轮机设计为例，给出性能预测和部分优化设计结果，证明文中提出的思想和方法是切实可行的。     

挂治水电站水轮机模型试验及运行性能预估

介绍挂治水电站轴流转浆式水轮机模型试验主要成果及对试验合同的验收情况,并对原型水轮机的运行性能进行了初步分析和预估。     

水轮机设计及改造最新技术——CFD技术

文章就当今水轮机设计及改造中采用的最新技术CFD技术－计算机模拟流态分析技术作了概要说明，它给了我们一种全新的水轮机设计理念；同时对水轮机模型试验中CFD技术的应用－NTS（数字试验台），作了说明与介绍。随着计算流体力学及大功率计算机的发展，此项技术正在成为水轮机设计与改造的主流。     

基于CFD的水泵水轮机水泵工况驼峰性能评判研究

以两个水泵水轮机模型转轮为研究对象,联合分析了单流道计算结果与模型试验结果,形成了不同转轮方案“驼峰”性能比较的CFD评判方法,对水力设计时“驼峰”性能的优化提供了理论指导,同时对转轮和活动导叶在压力系数“转折点”和“驼峰”谷点工况下进行了内部流态分析,对“驼峰”现象的产生原因有了更加深入的了解。结果表明：转轮对比时,压力系数“转折点”流量系数越小,模型试验得到的“驼峰”谷点流量系数越小,压力系数越高,“驼峰”裕度越大;活动导叶近顶盖区域的不稳定流动是单流道计算时压力系数曲线出现“转折点”的主要原因;转轮内部分流体从低压边近上冠侧向高压边近下环侧的流动导致活动导叶近底环区域产生复杂的紊流,严重堵塞了流道,导叶的过流能力下降,是水泵工况出现“驼峰”现象的内因。     

水轮机蜗壳的优化设计与CFD分析

采用变速度矩法进行水轮机蜗壳的水力设计,在此基础上以变速度矩系数为设计变量,以蜗壳水力损失最小为目标函数建立数学模型,应用混合惩罚函数法针对实例进行优化设计,采用CFD数值模拟计算,将优化设计结果与传统设计结果进行比较分析,结果表明:采用变速度矩法设计的蜗壳尾端压力和水流流速都分布均匀,水力损失小,性能优越。     

基于CFD的水轮机导叶泥沙磨损研究

导叶是水轮机必不可少的引水构件,为了能研究含沙水中导叶的磨损情况,应用CFD流体分析软件,基于RNG湍流模型对不同泥沙浓度下的水轮机导叶进行了数值分析,得到了不同工况下导叶的泥沙体积分布图,从而进一步分析导叶的磨损情况。分析结果表明,在含沙水中,导叶叶片泥沙量从叶根向叶梢逐渐减小,叶片根部最早遭受泥沙冲蚀,磨损程度比其他位置严重。叶片正面过水面积比较大,所以叶片正面泥沙量比背面多,所遭受的泥沙磨损也比背面严重。随着泥沙浓度的增大,导叶表面的泥沙分布量也逐渐增大,叶片越容易遭受磨损破坏,而且同一个地方磨损程度越严重。     

水轮机CFD分析及其在水电站技改中的应用

中小型水电站增效扩容技改过程中,水轮机的转轮选型很重要,既要考虑跟原机组的匹配,更要考虑改型后的效果。本文利用CFD分析,对改型前后两型水轮机的水流特性等做了对比,有针对性地提出了改型建议,对其他电站有一定的借鉴作用。     

水轮机性能预测及运行优化分析

水文和环境条件发生较明显变化时,不仅会导致水力发电机组的效率降低,同时也会影响到水电机组的安全稳定运行。为此,采用CFD方法模拟现有机组效率,并与实测数据做比较,在验证CFD方法可靠性的基础上,对现有机组运行工况进行优化,预估其效率等特性,这不仅对电站安全经济运行具有重要意义,同时为电站技术改造提供了参考数据。     

法国采用CFD设计转浆式水轮机转轮

近年来，阿尔斯通电气公司已 来越多地采用CFD计算技术设计新转轮。同时提高了对转浆式水轮机主要部件内水流状态的认识。简述近年来根据CFD计算分析设计转浆式水轮机最新进展。     

灯泡贯流式水轮机CFD解析及转轮技改

以广西桂平航运枢纽水电站水轮机转轮技改为例,从转轮的水力设计、结构设计等方面,阐述灯泡贯流式水轮机CFD解析、优化及转轮改造技术,总结东芝水电在机组改造方面的成功经验。     

基于CFD的水泵水轮机推力轴承润滑性能流固耦合研究

水泵水轮机中推力轴承性能的变化直接影响其承载能力与机组运行稳定性,针对某水泵水轮机推力轴承,本文采用计算流体力学方法,对推力瓦的润滑特性、受力及变形情况进行了流固耦合分析,研究了最小油膜厚度及瓦面倾角对油膜承载力、推力瓦块等效应力及变形的影响。计算结果表明:推力瓦最大等效应力发生在出口处油膜厚度最小的位置,最大应力达到12 MPa,最大变形达到4.16μm;油膜承载力、瓦块等效应力及变形随油膜厚度的增加不断减小,随瓦面倾角的增加先增大后减小。     

基于CFD的长短叶片型水泵水轮机转轮优化设计

为提高水泵水轮机综合效率,提出一种长短叶片型转轮以改善机组运行在发电与抽水两工况下内流特性.以可逆式水泵水轮机作为研究对象,将长短叶片数目与骨线出口边直径比例作为优化目标切入点,借用软件SolidWorks建立不同的水泵水轮机三维模型,并通过CFD数值模拟手段验证优化思路.ICEM软件用于划分各过流域网格,分离涡湍流模...     

天生桥电站（一级）水轮机能量性能计算研究

根据水轮机能量特性参数要求，建立了水轮机流量预测及各过流部件损失的计算公式，对能量特性进行计算研究。由计算得到的天生桥电站水轮机流量，效率值和试验结果进行了比较，符合较好。     

冲击式水轮机中自由表面非稳定流的分析

本文分析了自由射流中的能量分布，并且讨论了能量分布中的缺陷是如何影响冲击式水轮机性能的。应用了计算流体动力(CFD)、试验流体动力(EFD)技术和分析方法。     

重力场对灯泡贯流式水轮机流场分析及水力性能评估的影响

本文采用黏性三维湍流流动分析法,通过Fluent软件分析了重力场对灯泡贯流式水轮机流场分析和水力性能预估的影响。计算中考虑了在不同的水头与转轮直径比的情况下,重力场的影响程度。计算结果表明：考虑重力后,水轮机进口断面的平均速度、流量和功率都比不考虑重力时大,但效率相差不大。由于重力作用在竖直于机组轴线方向上的压力分布不均匀,叶片上作用有交变应力。当水头与转轮直径的比值超过5时,重力的影响可以忽略。     

模型轴流式水轮机飞逸过程三维CFD数值模拟

水轮机飞逸参数的准确计算直接影响水轮发电机组的造价与安全,是水电工程设计的重要内容之一。针对现有数值解法在水轮机飞逸过程计算中,计算精度较低,无法直观反映流场内特性,本文建立了一种非稳态过程三维CFD数值模拟方法,并以某模型轴流式水轮机飞逸过程为例,进行了三维数值湍流计算,获得了模型机组到达最大转速时所需时间、最大飞逸转速值、飞逸过程内特性流场演变规律以及转速、流量、力矩与测点静压随时间变化的曲线。对上述计算结果进行分析比较可知,计算所得最大飞逸转速与试验值非常接近,误差在1.5%以内;所得力矩及流量等外特性参数变化过程均符合高比转速水轮机理论特性;当转速增大到某一数值之后,尾水管水力稳定性急剧恶化是引起机组振动的主因。     

联合BIM和CFD的混流式水轮机蜗壳水力设计

为了探索BIM技术在水力机械设计中的应用,高效模拟设计产品的水力性能,开展了联合BIM技术与CFD的水力机械设计研究。分析了BIM与CFD联合应用的流程以及二者数据交互的方式。以HLFN-LJ-930混流式水轮机为例,将水轮机蜗壳作为重点,对其进行了水力设计,构建了水轮机BIM模型。借助RNG k-ε模型,应用Fluent软件对水轮机全流道流场进行了仿真模拟。模拟结果显示：不同工况下蜗壳BIM模型流场压差较小,速度分布均匀合理,水力性能良好。研究结果表明BIM模型能够为数值模拟提供计算模型底板,有效模拟出水轮机的水力特性,验证了BIM与CFD联合应用于水力机械设计的可行性,对类似水力机械的设计具有一定的借鉴意义。