基于CFD混流式水轮机泵叶及泵盖联合降压研究

为研究泵板装置对混流式水轮机上冠流道泄漏水影响,基于CFD商业软件平台,结合新疆红山嘴一级电站4号水轮机,以泵板装置为研究对象,将主轴密封真空度、泄漏量、上冠间隙进口与梳齿环出口压差作为3个研究指标.首先在模型准确基础上对泵板装置内泵叶角度和泵盖高度2个相关结构分别进行数值分析,其次对其联合优化结构数值模拟.研究表明,...     

混流式水轮机转轮的计算机设计研究

概要介绍混流式水轮机转轮计算机设计的水力设计方法,其一般原理同样适用于离心泵和混流泵叶轮的设计。     

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.     

基于CFD的混流式水轮机改造流道内部流动特性研究

针对老旧水轮机无适合新型转轮的情况下,通过适当的改型设计,根据标准k-ε双方程和雷诺时均（N-S）方程,给定转轮边界条件,建立混流式水轮机流道内部流动的数学模型。通过CFD对水轮机进行数值模拟,获取优化后的转轮内部、活动导叶和固定导叶速度分布及叶片压力分布,通过流场分析,提高改造的可靠性。结合具体电站的应用案例,改造后结果表明：尾水管中回流细微、涡带较弱,水流在引水蜗壳和导水机构中的水力损失不大,平均效率提高5%,平均出力提高4%,水轮机的抗空化空蚀性能及可靠性均得到提高,对混流式水轮机的改造有一定的参考作用。     

混流式水轮机转轮裂纹扩展探讨

对转轮常用材料ZG20SiMn进行JICda/dN及△kth测定，初步建立了转轮裂纹扩展模型，并对已运行转轮进行了计算，结果与实际相符。图5表7参3     

混流式水轮机转轮的刚强度分析

运用CFX软件对混流式转轮不同工况下的流场进行计算，得出作用在转轮上的压力。通过有限元软件把叶片的压力分布作为荷裁加载到转轮上．由此精确地计算变工况下的混流式转轮及叶片刚强度，确定出混流式转轮叶片上的应力和变形。     

基于CFD和FEM的混流式水轮机数值模拟研究

摘要： 根据标准k-ε双方程和雷诺时均（N-S）方程,给定转轮边界条件,建立混流式水轮机内部流动的数学模型。利用CFD技术分析水轮机内部、活动导叶和固定导叶速度分布,叶片压力分布等流动参数;采用FEM刚强度分析转轮叶片应力和变形量,复核叶片的结构设计和材料。基于CFD和FEM数值模拟技术,对水轮机选型、优化设计均具有一定的指导意义。     

混流式水轮机转轮叶片应力与机组出力的关系

本文给出了混流式水轮机转论叶片应力与机组出力的两次实权的动态测试结果.混流式水轮机转轮叶片的平均应力均随机组出力的增加而增大;两者成线性关系.动应力一般不超过平均应力的20%.     

基于CFD混流式水轮机减压板结构形式研究

为研究减压板结构对混流式水轮机转轮上冠流道的影响,以红山嘴一级水电站#4水轮机为例,基于CFD商用软件,数值模拟额定工况下水轮机泵板装置,以排水管压力为指标验证模型的准确性,并优化减压板半径及高度,分别从泄漏水流态、主轴密封真空度、顶盖排水管压力三方面进行对比分析。结果表明,改变减压板高度较改变半径对流道内部影响更大;随着减压板高度减小或半径增大,主轴密封真空度增大且顶盖排水管压力减小;不同减压板结构上冠流道流态不尽相同。该水轮机在减压板半径不变的基础上向上移动15mm为最佳方案,实际工程可通过减小减压板高度来提高主轴密封性能。     

基于流固耦合的混流式水轮机转轮裂纹改造分析

为了解光照电厂转轮裂纹的改造效果,借助ANSYS有限元计算平台,利用流固耦合方法分析转轮改造前后在不同水头、负荷下的流场及动、静应力.计算结果表明,转轮在叶片出口边中部有较大变形,应力集中点在叶片出口边靠近上冠与下环处,与现场发现的裂纹位置相同,说明应力集中是裂纹出现的原因之一.转轮上冠、下环与叶片出水边连接处加装三角...     

基于动态透平效率的有机朗肯循环性能分析及优化

常规有机朗肯循环(ORC)中透平效率多假设为定值,而实际上透平效率因工质种类和运行参数的不同而有较大差异。因此,采用向心透平效率计算模型,将动态透平效率与ORC系统耦合,分析透平效率随蒸发温度与冷凝温度的变化规律,比较固定透平效率与动态透平效率ORC系统热效率的差异。综合考虑热力性与经济性,采用多目标优化算法,对固定透平效率与动态透平效率ORC系统进行工质筛选及参数优化,并对优化结果进行分析比较。结果表明:透平效率随蒸发温度的下降或者冷凝温度升高而增大;不同工质及不同蒸发冷凝温度条件下,透平效率差异较大,最大达0.148。固定透平效率ORC系统与动态透平效率ORC系统的热效率随蒸发温度的变化规律有较大差异,尤其在高蒸发温度区间更为明显。对于固定透平效率ORC系统,R245ca和R236ea为最佳工质;而对于动态透平效率ORC系统,R114为最佳工质。在引入动态透平效率前后,各工质的最佳蒸发温度与最佳冷凝温度也有较大变化。     

基于TMD的风力机塔筒振动控制研究

针对风力机塔筒在风振效应下振动过大的问题,该文基于调谐质量阻尼器(TMD)开展对风力机塔筒的减振控制研究。以某大型2 MW风力机塔筒为研究对象,基于ANSYS建立柔性的风力机塔筒有限元模型,并基于Kaimal谱和模态脉动曳力功率谱模拟得到脉动风速时程和风载时程曲线。为取得较好的TMD减振控制效果,根据Den Hartog法得到TMD的最优频率比和阻尼比。为分析TMD对塔筒结构强度的影响及其TMD的振动控制效果,对风力机塔筒进行静力学和风载作用下的动力响应仿真分析。研究结果表明:TMD对塔筒的静强度影响较小,相比于将TMD放置于塔筒内部,将TMD放置于塔顶机舱内能更有效地减小塔筒在风振效应下的位移峰值、标准偏差以及瞬态应力峰值,其抑制率分别达到63.51%、63.38%和59.74%。     

基于模态参数的在役风力发电机叶片损伤识别研究

通过对小型风力发电机叶片进行停转与运转状态下多种损伤工况的数值模拟,进行模态分析,以此研究叶片损伤识别与定位的方法,并提出加权柔度曲率指标,建立加权柔度曲率值与刚度损伤值的拟合函数.研究得到:首先通过自振频率的变化可判断叶片是否发生损伤;其次无论叶片是否发生损伤,随着叶片转速的增大,其固有频率都会增大.加权柔度曲率值在...     

对太阳能热泵PV蒸发器的理论研究及基于分布参数法的数值模拟

从制冷系统热动力学的理论出发,对太阳能热泵PV蒸发器建立了相应的二维模型,并对太阳辐射强度、环境温度以及结构参数等对运行状况的影响进行了数值模拟研究。结果表明,该模型能有效的预测蒸发器内的运行工况,也可作为部件及系统优化设计的依据。     

风力机叶尖加小翼动力放大特性的数值模拟研究

利用FLUENT商用计算流体软件对风力机叶尖加小翼后的性能进行了数值模拟,计算中基于N-S方程采用三维稳态隐式解法;湍流模型选择k-ωSST模型;离散方法为二阶迎风格式;压力-速度耦合采用SIMPLE算法。探索了小翼的不同参数尺寸对风力机性能,特别是对动力放大特性的影响;将模拟计算与实验结果进行了比较,得出小翼形状和参数对风力机动力放大的变化规律,表明本计算模拟方法对叶尖加小翼风力机动力放大特性研究是正确可行的。     

基于田口试验方法和CFD相结合的振荡翼捕能性能的优化研究

为了提升振荡翼的捕能性能,该文采用田口试验和CFD相结合的方法,对决定振荡翼捕能性能的5个特征参数进行优化。结果表明：振荡翼的特征参数对其捕能性能具有重要影响,最优和最差参数组合下振荡翼捕能效率相差137.84%。俯仰中心位置对振荡翼捕能效率影响最大,在试验样机设计中应优先考虑;所研究的5个特征参数对振荡翼捕能性能的影响程度依次为：x_p/c>θ₀>翼型相对厚度>h₀/c>f^*。通过对不同参数组合振荡翼的流场分析发现,特征参数优化的振荡翼产生的涡流始终吸附在翼型表面,从而使振荡翼获得较好的升力特性,进而在升沉运动中捕获更多的能量。     

基于转子动能控制的风电机组功率平滑控制结构及优化策略研究

采用转子动能控制方法对直驱永磁同步风力发电机组输出的有功功率进行功率平滑控制,并对控制效果进行优化。首先,分析转子动能控制造成功率损失的原因,并据此提出一种能够补偿功率损失的平滑指令,结合风电机组稳定性分析,得到风电机组采用功率平滑控制的条件,以此采用Matlab/Simulink进行仿真分析,验证所提控制策略的有效性。然后,利用模糊逻辑控制算法（FLC）进行优化控制,以提高风电机组输出有功功率平滑度和风能利用率,并改善由于功率指令切换造成的平滑度下降问题。最后,通过Matlab/Simulink进行仿真分析,对比不同参数下的优化效果,验证所提控制策略和优化方法的有效性。     

基于模态叠加法的风电机组塔架实时状态研究

振动模态是机械结构在某一自振频率下的振动型态,是多自由度系统的固有属性。在模态分析的基础之上,提出一种基于模态叠加法的风电机组塔架振动状态与应力状态计算模型。该模型首先通过有限元法得到塔架的模态,然后通过模态叠加法根据塔架各监测点处的振动值计算得到整个塔架的振动状态及应力状态。以某风电场2.0 MW风电机组为例,通过有限元法数值模拟验证该模型计算结果的准确性。研究结果表明,该模型具有精度高和速度快的特点,能够满足实时在线计算要求。