Y型月牙肋岔管导流板的水力特性试验研究

依据某电站内加强月牙肋岔管的水力学模型试验成果,给出一个正确确定导流板体型及尺寸的方法,并充分揭示了导流板的水力特性,对Y型对称月牙肋岔管中的水流流态、岔管顶部排气、水头损失、导流板两侧压差等问题进行了重点研究,所得结论与真实情况完全吻合。     

月牙肋钢岔管设计中若干问题的探讨

针对月牙肋钢岔管顶部出现较大局部应力使管壳厚度大为增加、有限元计算肋板应力受网格剖分影响较大的问题,以安徽绩溪水电站钢岔管为例,探讨了钢岔管基本锥腰线转折角对管壳腰部和顶部局部应力的影响,比较分析了肋板不同单元类型和网格疏密对计算结果的影响。结果表明,钢岔管基本锥腰线适宜转折角为6°～14°,月牙肋采用实体单元模拟更精确,采用板壳单元模拟更简便,肋板网格疏密对应力分布规律影响不明显,仅对最大应力值有影响。     

对称Y型月牙肋钢岔管内压下弹塑性分析

为了研究月牙肋钢岔管在内水压力下的应力分布特点,确定超载情况下塑性区的出现部位及塑性的发展程度,以某水电站月牙肋钢岔管实际工程项目为例,建立带弹性地基的岔管有限元模型,开展水压试验工况下正常内水压及超载内水压的静力弹塑性分析。对不同管壁厚度和内水压力下塑性区域、第一主塑性应变和Mises应力进行了分析,表明：在内水压力作用下,塑性区域集中出现在管壳与月牙肋板相贯线附近主岔管最高点内壁处,月牙肋板与岔管接缝处附近出现小部分塑性区域。为月牙肋钢岔管的加肋补强及钢筋混凝土外包提供了设计依据。     

埋藏式月牙肋钢岔管结构三维有限元分析

采用三维有限元方法,应用自编的弹簧单元加载程序和ANSYS软件,考虑钢岔管与围岩间的缝隙值,按岔管与围岩联合承载,对某水电站的理藏式月牙肋钢岔管进行了结构计算,分析了钢衬、混凝土衬砌与围岩联合承载结构特性,探讨了围岩性能和初始缝隙值的敏感性.结果表明,钢岔管与围岩联合承载时钢衬及肋板应力变化梯度趋于平缓,围岩约束钢衬的...     

基于三维有限元的卜型月牙肋钢岔管设计及应力分析

以新疆某水电站高压岔管为例,采用三维有限元法,研究了岔管初拟体型方案及管壁厚度,对初拟体型方案进行了优化,选取较为合理的岔管体型及管壁厚度,计算了岔管及肋板初拟方案和优化方案关键节点应力,并绘制优化后最终体型的肋板及岔管应力云图。结果表明,优化后体型采用较薄壁厚,肋板应力提高,管壳应力降低,更好地发挥了肋板的作用,体型较为合理;优化后其应力值均在允许应力范围内,且有一定裕度,表明岔管体型设计及壁厚选择较为合理,较为真实地反映了岔管运行期的应力状态。     

厦门抽水蓄能电站对称Y型月牙肋钢岔管缝隙值及单位弹抗敏感性分析

为了最大限度地满足岔管的水力需求与结构需求,以厦门抽水蓄能电站为例,根据工程布置,结合地质条件、水力条件、体形设计、运行条件和制作安装等因素,岔管采用对称Y形内加强月牙肋钢岔管,以明管准则限制埋藏式岔管围岩分担率,通过运行工况(埋藏式岔管)三维有限元计算,确定了设计初拟引水钢岔管体形的应力分布,并评判其应力分布合理性。计算结果表明,拟定的岔管体型可满足现行规范的要求。     

非对称三岔管水力特性数值计算与流态分析

利用k-ε紊流数学模型对溧阳抽水蓄能电站非对称三岔管的水力特性进行了三维数值计算,分析了不同工况下岔管的流速和压强分布及水头损失系数,并将水头损失系数的计算值与实验值进行比较.结果表明,两者协调一致、相互验证,岔管流量不对称时流态较差,不运行支管内有明显回流,运行时应尽量避免此种工况.     

不同边界条件对钢岔管水压试验应力变形的影响

结合某抽水蓄能电站月牙肋钢岔管的工程实际情况,采用有限元方法对比分析了工程中水压试验通常使用的边界条件简化方法与同时考虑钢岔管结构自重、水重及实际支撑的仿真方法,研究了结构自重、水重、支座及摩擦系数等因素对岔管应力分布及变形的影响。结果表明,简化方法与仿真方法计算所得的钢岔管应力及变形十分接近,用这两种方法分析水压试验中的岔管应力分布及预估埋藏式钢岔管水压试验压力值均是可行的,该计算结果为现场水压试验提供了很好的参考。     

P水电站一管三机机组功率波动的分析与消除

针对P电站一管三机水电机组功率波动现象,发现水力不稳定是引起机组功率波动的主要原因,建立了一管三机引水系统的数值计算模型,计算结果表明球形分岔处的不稳定漩涡是导致水轮机蜗壳压力大幅波动的原因。在实际工程中加装导流板后,机组功率平稳,球形分岔处的漩涡消失,解决了水力不稳定的问题。     

弯肘型尾水管的改形对回能系数与阻力损失的影响

以单边扩散角为6°的弯肘型尾水管为模型机、单边扩散角为任意值的尾水管为原型机,将各断面进行相似变换,构建出改形后的尾水管各断面形状及大小与单边扩散角的关系,并探讨了整个尾水管的总水力损失对提高整个水轮机的回能效率的影响,给出了流量、单边扩散角与回能系数、尾水管阻力损失间的关系,计算得出了改形后的尾水管.     

新疆克拉玛依市供水系统工程高压岔管群体型结构整体受力计算三维有限元优化分析

针对克拉玛依市中心城区供水系统工程的高压力水头、庞大且复杂的供水管线系统及超越规范的结构形式等诸多设计难点,通过建立贴边岔管群的整体受力模型进行三维有限元分析,找出岔管群中最薄弱钢岔管,使其应力满足要求,再逐级量化每个岔口应力,获得了岔管群中每个钢岔管在运行期时所处应力状态。结果表明,通过21组方案优化#1～#5钢岔管群结构尺寸,用最少的方案确定出每个钢岔管的最优体型;#5钢岔管群中的③支管处的补强板为最不利点;由于钢岔管补强板焊缝处属于变截面段,管壁刚度差异明显,导致补强板外边缘焊缝处的局部拉应力过大,需严格把关焊缝质量关键,尽量避免产生这类局部拉应力过大现象。     

带扰流圆柱肋楔形通道的流动与换热数值研究

建立了带扰流圆柱肋楔形通道内的换热与压力损失数值计算模型,采用ANSYS-CFX商用软件数值研究了楔形通道内叉排和顺排柱肋的换热与压损特性,分析了流动与结构参数的影响规律。结果表明:随雷诺数的增大,柱肋表面、柱肋排以及通道底面的平均努赛尔数呈增大趋势;随着x/D的增大,柱肋表面和柱肋排的平均努赛尔数有所降低;随着楔形通道收缩角的增大,柱肋表面和通道底面的平均努赛尔数略有增强;相同条件下的叉排柱肋换热效果要好于顺排柱肋换热效果。范宁摩擦系数随雷诺数增加而略有增大,随x/D增大有较大的降低,随着收缩角的增大而增大。在计算参数内,叉排柱肋且x/D为1.5时的热力性能系数最高。     

导叶不同开度下抽水蓄能机组水轮机工况内流特性分析

为了解抽蓄机组水轮机工况下活动导叶不同开度下的内流特性,以某抽水蓄能电站水泵水轮机为研究对象,基于SST k-ω湍流模型,进行活动导叶不同开度下全流道三维非定常数值模拟和分析,探讨活动导叶开度对过流部件内部流场的影响.结果表明:随着导叶开度的增加,水泵水轮机的流量增大,转轮力矩增大但增幅降低,效率先增大后降低.蜗壳整体上的压力沿周向分布比较均匀,从蜗壳进口到蜗壳出口均匀降低,水力损失较小;固定导叶形状及安放角与活动导叶搭配影响较大,小开度和大开度工况下活动导叶和固定导叶进口处水力损失大;压力变化线与进出口是否平行影响转轮内部流态,中开度转轮叶片做功最好;小开度工况下易产生偏心涡带,降低机组效率,不利于尾水管能量的回收,中开度工况下尾水管流态最好.研究结论对抽水蓄能机组运行提供了理论参考.     

水平肋片管外自然凝结换热特性研究

基于Nusselt凝结传热理论,沿肋片管圆周方向划分有限个微元角,建立了每个微元角内肋侧壁、肋间基管及肋顶三个区域的凝结传热模型,通过求解非淹没区和淹没区总传热量,推导管外平均传热系数计算式。计算不同肋片高度、肋密度时,R134a饱和蒸汽的管外平均凝结传热系数。结果表明:随肋密度的增加,平均传热系数先增大后减小,肋密度为25fpi时传热最佳;高肋片管的平均凝结传热系数大于低肋片管的,肋片高度达到一定值时,平均传热系数几乎不随肋高增加而增加。当R134a饱和蒸汽为20℃时,两种不同翅片密度的管外平均凝结传热系数随温差的增大而减小,并通过所建模型得到的计算值与Beatty-Kate模型进行了比较,平均误差分别为约16.1%和8.3%,故所建模型基本反映肋片管外蒸汽凝结传热机理。     

椭圆管束层流尾迹的流动过渡和分岔

运用有限容积法,在不同无量纲管间距下对空气横掠椭圆管束进行二维数值模拟,对尾迹的流动变化过程和相应的分岔现象进行了分析.结果表明:保持初始边界条件不变,在无量纲管间距为0.5～3.5时,随着雷诺数增大至相应的临界值,Hopf分岔的发生使得尾迹从稳定的对称流动进入准周期状态;管间距较小时系统还会发生音叉分岔,间隙流动的偏...     

斜流工况下喷水推进器叶轮空化特性的数值研究

针对喷水推进器斜流工况时叶轮内部的空化问题,采用SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,对不同斜流角下的喷水推进器流场特性进行了数值模拟,获得了斜流角对喷水推进器水力性能、叶片表面空泡分布以及叶顶间隙区空化分布等方面的影响特性。结果表明：斜流角〖JP2〗从0°逐渐增大至40°时,推进泵的质量流量、扬程增加,效率则递减,约减小了3%;随着斜流角增大,依次影响多个叶片表面的空化分布,叶片表面空化区域从吸力面进口边向出口处不断发展;叶顶尖隙内的泄漏流、叶顶泄漏涡及卷吸区的空化范围随斜流角的增大不断扩展,并发生相互干涉和混合,最后叶顶区空化趋于稳定状态;随着斜流角的增大,叶顶进口附近处的空化和涡量分布发展规律具有相似性。     

增压柴油机排气压力波的对比试验研究

为了对某增压六缸发动机的性能做进一步的改进,对其涡轮入口处和排气支管出口处的排气压力波变化规律进行了试验研究.试验结果表明,涡轮入口处和排气支管出口处的排气压力波平均值变化规律相同:在不同的负荷特性下,排气压力波平均值都随着扭矩的增大而增大;不同转速下相同扭矩测试点的排气压力波平均值,都随着转速的增大而增大.在不同的负荷特性下,涡轮入口处和排气支管出口处的排气压力波强度变化规律不相同,涡轮入口的压力排气波强度要大于排气支管出口处的排气压力波强度.     

分流气体对冲排气消声器压力损失模型研究

进行了分流气体对冲排气消声器压力损失数值计算,试验验证了计算方法的准确性,采用Design-Expert设计了压力损失试验,建立了压力损失与试验因素(内腔直径、对冲孔形状、对冲孔中心距、内腔分流单元锥角和气流速度)之间的数学模型,得出了不同变量对压力损失的二阶交互作用响应面,深入分析了变量间的交互影响关系.结果表明:内腔直径和流速是影响压力损失的主要因素,随着流速的增大,压力损失显著增大;随着内腔直径的增大,压力损失先缓慢减小后快速增大;对冲孔形状为矩形时,压力损失较小;对冲孔中心距和内腔分流单元锥角对压力损失影响较小.以压力损失为优化指标,得到了最佳试验条件,研究结果为该类消声器设计理论研究及优化设计提供了参考.     

有压管道内管道车稳定运行时下游水力特性研究

管道列车水力输送作为一种高效、环保、节能的物料运输方式，具有较广阔的应用前景。当管道车在管内静止时可将其视为绕交汇式圆柱系结构，而水流绕过该结构后会产生漩涡，从而造成部分能量损失。运用数值模拟、模型试验和理论分析法研究管道车绕流流场下游的水力特性与流场稳定后的空间涡结构。结果表明，不同直径的管道车下游流场的近场区域可分为回流区与射流区，随着向管道车下游距离增加，断面平均流速呈先略微下降再升高的趋势，在1倍管道车特征长度的距离时恢复接近管道来流的平均速度；随着下游远场区域距离的增加，断面平均流速的波动幅值逐渐减小，流场逐渐趋于稳定；流场内空间涡环结构高度破碎；且涡结构在靠近环形缝隙一侧较多，靠近管轴线一侧较少。     

叶片尾缘冷气喷射气动与传热性能分析

基于尺度自适应(Scale Adaptive Simulation,SAS)湍流模型,对叶片尾缘偏开缝射流尾迹结构、尾迹掺混损失和壁面冷却有效度在不同射流/主流速度比(VR)条件下的变化规律进行数值模拟研究。结果表明:VR为1.0时冷气对尾缘壁面的冷却效果总体较好;上、下板尾缘脱落涡的主导结构均为卡门涡,随着VR的增大,其脱落频率与旋涡强度增大,导致涡量和剪切应力升高,而尾迹掺混损失由湍流脉动能量和板后回流区长度共同决定;VR为0.5和1.0时尾迹掺混损失相差不大,VR为1.5时相比0.5时增大了4.53%。