水头变幅大的混流式水轮机水力设计

水轮机稳定性问题一直是研究的难点，对水头高、水头变幅大的电站尤其受到关注，且目前已经投入运行的大型水电站都存在不同程度的振动问题，虽然产生的因素很多，但水力问题是重要因素之一。本文结合龙滩水电站水轮机参数优化及稳定性研究项目，通过CFD分析，对模型水轮机的蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮、尾水管进行了全面的优化设计，模型转轮共计算了22个工况点，经过优化的转轮延迟了小负荷区涡带的产生和叶片正背面脱流的产生。通过模型试验验证，龙滩水电站水轮机水力性能研究是成功的，研究成果达到了预期目标，CFD分析结果与模型试验结果基本吻合。     

原型水轮机的非定常湍流计算和尾水管压力脉动分析

本文对三陕原型混流式水轮机进行了三维非定常湍流计算，得到了水轮机的非定常流场，预测了尾水管内的压力脉动。通过与模型试验结果进行比较可以看出，本计算能够比较准确地预测尾水管内的压力脉动。本文还根据计算结果分析了尾水管内非定常涡带产生和传播的原理。     

混流式水轮机尾水管涡带引起的水力振动

对引起混流式水轮机水力振动的原因进行了研究，从尾水管涡带引起的水力振动着手，结合中、外大型混流式水轮机模型试验及真机试验结果，得出了在低水头工况、低负荷工况、中负荷工况、高负荷工况的基本振动规律，并对减轻混流式水轮机水力振动的主要对策作了论述     

间隙空化对贯流式水轮机压力脉动特性的影响

许多贯流式水电站机组振动严重、噪声大,部分电站难以正常运行.目前的贯流式水轮机稳定性研究多侧重于转速频率和涡带频率,对高倍转速频率压力脉动危害性及其成因关注较少.本文将空腔危害水力机械稳定性理论应用于灯泡贯流式水轮机间隙空化研究,采用理论分析和原、模型试验验证相结合的方法,论证分析了间隙空化和高倍转速频率压力脉动的联系...     

三峡水轮机的非定常湍流计算及整机压力脉动分析

本文对三峡原型混流式水轮机进行了三维非定常湍流计算，得到了水轮机的非定常流场，预测了尾水管内、转轮前、活动导叶前、固定导叶前和蜗壳进口的压力脉动。通过与模型试验结果进行比较可以看出，本文提供的计算结果能够准确预测水轮机内的压力脉动。分析结果表明，尾水管内涡带及转轮与活动导叶间的动静干扰是产生压力脉动的两个主要脉动源，并在整个水轮机流道内传播。     

潘家口水电站蓄能机组补气减振模拟试验研究

本文根据潘家口水电站混流水泵水轮机组稳定性及补气减振模拟试验资料分析,确认该电站2号机在部分负荷工况(30～60MW)不稳定的原因是尾水管水流形成的旋转涡带造成的,并提出补气减振措施、补气量、补气压力等,对同类型机组或混流式水轮机有一定参考价值。     

混流式水轮机出口旋流与尾水管涡带关系分析

为在设计过程中预测尾水管涡带,分析混流式水轮机转轮出口旋流与尾水管涡带之间关系,通过三维非定常雷诺时均值法对一个180 m水头段的混流式水轮机在三种典型工况下进行数值模拟分析,在数值模拟的基础上可视化尾水管涡带形状,并与模型试验的结果进行比较,验证模拟尾水管涡带方法的正确性。通过对典型工况下转轮出口速度、出口旋流数和涡带形状等来分析转轮出口旋流与尾水管涡带的关系,同时分析在尾水管锥段内旋流数轴向变化规律。结果表明：转轮出口旋流数随运行流量减小而增大,当转轮出口旋流数大于临界值时,尾水管内形成螺旋形涡带及低速区与回流;旋流数小于临界值时,尾水管内无明显涡带产生。     

关于混流式水轮机水力稳定性的几点建议

混流式水轮机在远离设计工况（最高效率点）运行时，会产生脱流和涡带，引发机组甚至相邻混凝土构件振动，并可能产生疲劳破坏。近年来，随着水轮机比转速和单机容量的提高，有些电站因水头变幅大，转轮性能不完全适应电站条件，运行工况欠佳，制造质量存在问题和补气不力，运行稳定性问题已引起广泛的关注。本文综合国内外情况，对混流式水轮机的水力稳定性问题进行了初步分析，并提出一些建议。     

利用中心孔补气合理有效地提升水轮发电机组的稳定性

涡带引起的压力脉动是混流式水轮机水力振动的主要原因。补气可以有效地干扰涡带的形成,仍而显著减小大的压力脉动,降低水轮机的振动,提升机组的稳定性。本文通过分析压力脉动产生的过程及补气的作用,介绍了常用中心孔补气结构,指出了应用中存在的问题,提出了改迚建议,以促迚中心孔补气方法的合理有效利用。     

混流式水轮机尾水管涡带引起的水力振动

对引起混流式水轮机水力振动的原因进行了研究，从尾水管涡带引头的水力振动着手，结合中，外大型混流式水轮机模型试验及真机试验结果，得出在低水头工况，低负荷工况，中负荷工况，高负荷工况的基本振动规律，并对减轻混流术式水轮机水力振动的主要对策作了论述。     

开孔式泄水锥对混流式水轮机尾水涡带影响的研究

本文从模型测试和非定常流动分析两方面研究了开孔式泄水锥对混流式水轮机尾水涡带的影响,通过对比水力效率、涡带型式、压力脉动频谱分析,表明泄水锥开孔对于涡带强度具有一定抑制作用,并能在一定程度上降低压力脉动的能量,达到提高机组稳定性的目的。     

适合电网稳定计算的燃气轮机及其调速系统建模与参数测试

研究了燃气轮机及其调速系统电网稳定计算模型的建立,介绍了所建立模型重要参数测试方法,主要包括执行机构开启和关闭时间常数测试、电液转换PID参数测试与校验、转速通道测量环节和发电机功率测量环节时间常数、以及燃气轮机模型参数等的测试与辨识,并针对这些参数的获取设计和开展了相关试验。针对现场试验和仿真结果进行了误差分析,验证了测试方法的正确性和实用性,所建立模型、测试和辨识得到的模型参数满足电网稳定计算要求。     

叶片几何参数对水轮机稳定性的影响

本文主要从水力设计出发 ,根据叶片几何参数的变化 ,在不同工况下 ,利用CFD技术对叶片的压力分布、速度矢量变化、流线分布和叶片出水边环量变化的情况进行了分析。并将CFD分析的结果与模型试验中转轮涡带、叶片脱流情况及叶片应力计算结果进行了对比。探讨了叶片进口冲角对叶片头部脱流的影响、叶片出水边环量变化对转轮出口涡带的影响和叶片形状对叶片应力分布情况的影响。最后总结了叶片几何参数的变化对水轮机稳定性的影响     

可控涡设计高负荷涡轮二次流旋涡结构及损失分析

采用雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对可控涡设计的1.5级高负荷亚音速试验涡轮进行三维黏性数值模拟,对叶栅内旋涡发展和损失机制进行全面研究和分析。数值研究表明,在高负荷涡轮动叶栅内,马蹄涡吸力面分支到达吸力面之后并没有消失,而是和压力面分支相交,并一起向下游发展,其位置始终处于压力面分支下侧,紧贴吸力面端部附近,并没有发生相互缠绕作用。受动叶栅通道内强横向压力梯度作用,端壁附面层从压力面侧直接被推向了吸力面侧,所形成的通道涡没有发生强烈的旋涡运动,位置始终限制在叶栅吸力面端壁附近的狭长区域内,呈片状涡结构。低能流体继续向吸力面角隅内运动和堆积,并向展向扩展,与主流发生强烈的掺混作用,损失急剧增加。因此,提高高负荷涡轮级效率的关键在于提高动叶性能。     

原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响

随着电网的发展、互联系统的形成和发展,电力系统动态稳定问题日渐突出。原动机调节系统作为电力系统中的一个重要部分,在维护系统稳定和提高电能质量等方面有重要的作用。为了更好地开展区域互联电网稳定性分析,研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响十分必要。该文从机理上研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响。从时域和频域2方面对机理分析结论进行了验证。建立了Dw-Dd坐标系,研究得出了原动机调节系统提供正阻尼或负阻尼的区间。在Phillips-Heffron模型中引入了原动机调节系统传递函数模型,对其进行了频率响应特性及阻尼特性分析,提出了分界频率的概念,并得出了一般性结论。在单机无穷大系统和多机系统中,研究了原动机调节系统主要参数对电力系统动态稳定的影响,通过频域小干扰计算和时域Prony分析,验证了机理分析结论的正确性。原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响,除了与调节系统本身参数有关外,还与系统振荡频率以及机组对某个振荡模式的相关程度有关。     

高水头水力机械试验台控制系统的改进

根据高水头试验台多年的运行情况与存在的问题,对控制系统存在的问题作了若干改进,提高了试验台的稳定性及转速精度,并解决了原试验台做可逆式转轮试验的问题。     

并网永磁直驱式风电系统的模态分析

为研究永磁直驱风电系统（PMSG）并网后自身的稳定性问题,进行了并网风电系统的模态分析。建立了适用于系统小扰动稳定分析的PMSG风电系统模型,研究了并网风机无穷大系统的模式特性。采用特征值法分析了轴系模型、轴系刚性参数、运行点、并网距离对并网风电系统模式的影响。并在PSCAD/EMTDC上建立了相应的非线性模型,利用Prony方法对输出功率曲线进行模式识别,验证了模态分析结论。研究从模态分析的角度说明了轴系双质块建模的重要性,以及上述参数对并网PMSG稳定性影响的相关结论,结果有助于了解并网PMSG风电系统稳定性问题的本质。