渔子溪电站水轮机转轮叶片泥沙磨损研究

渔子溪系山区河流,泥沙含量大,渔子溪电站水轮机转轮的泥沙磨损严重。本文通过数值计算和试验分析的方法,对渔子溪电站的水轮机进行沙水流动的数值模拟和水轮机转轮叶片的泥沙磨损试验,得到水轮机转轮的泥沙磨损情况,预估出转轮的磨损寿命,并提出抗泥沙磨损的措施。研究结果对优化渔子溪电站水轮机运行策略提供了重要依据,用以指导电站运行管理人员有针对性地回避发生严重磨损的运行工况,以此达到保证机组安全运行、减轻转轮磨损、延长转轮使用寿命、最大程度减少电量损失的目的,同时也对其他多泥沙河流水轮机抗磨研究和运行具有重要的指导意义。     

冲击式水轮机水斗根部的工艺性结构优化

针对冲击式水轮机水斗根部难于加工的问题,根据水斗结构复杂和开放性差的特点,对水斗数控加工中遇到的被加工表面曲率过大以及刀具与被加工面干涉造成的铣刀长径比过长,难于实现加工的情况,以某冲击式水轮机转轮结构为基础,对水斗根部卸荷面附近区域进行结构优化.建立了水斗有限元分析模型,计算并施加等效的边界条件和载荷.有限元分析结果表明:水斗e方案平均应力小于许用值60 MPa,交变应力幅值小于许用值30 MPa;且该方案满足数控可加工性和水斗强度要求.     

冲击式水轮机泥沙磨损试验测试系统研发

冲击式水轮机在多沙河流上运行时会面临十分严重的泥沙磨损问题。针对目前国内缺乏冲击式水轮机泥沙磨损研究试验系统的情况,研发了一套冲击式水轮机泥沙磨损试验测试系统。该系统由管路及供水系统、沙水池及泥沙搅拌系统、水轮机试验机组、数据采集与测控系统等部分组成,可支持最高水头800 m、最大流量300 m³/h和最高水轮机转速2 500 r/min的冲击式水轮机泥沙磨损和性能试验,采用可编程控制器(PLC)和LabVIEW软件可实现供水泵启停、水轮机转速调节和管路阀门自动控制,同时能实时监测水轮机转速、水头、流量等关键参数。经过试验显示该泥沙磨损试验测试系统具有精度高(达0.3%)、自动化水平高、运行稳定、操作简单以及人机界面友好等特点。     

沙水中轴流式水轮机的优化设计及其CAD系统

本文作者从流体动力学出发 ,依据多相流动理论 ,研究了轴流式水轮机过流部件中的沙水运动、泥沙磨损机理及流动特性 ,分析它们之间的关系 ,优化流道参数。并利用奇点分布法来设计轴流式水轮机转轮叶片 ,开发出了轴流水轮机的转轮叶片水力设计的CAD系统 ,给出一具体算例。     

水斗式水轮机喷针的轴向水推力数学解析法

本文通过数学分析建立了水斗式水轮机喷针在任意行程位置时的轴向水推力的解析公式,它使水轮机调速功和喷针杆强度计算精度提高,并且使计算辅助设计得以实现。     

沙水中轴流式水轮机的优化设计及其CAD系统

本文作者从流体动力学出发，依据多相流动理论，研究了轴流式水轮机过流部件中的沙水运动，泥沙磨损机理及流动特性，分析它们之间的关系，优化流道参数，并利用奇点分布法来设计轴流式水轮机转轮叶片，开发出了轴流水轮机的转轮叶片水力设计的CAD系统，给出一具体算例。     

涡动力学诊断在贯流式水轮机数值模拟中的应用

为了研究贯流式水轮机中涡结构、涡演化和涡的相互作用,基于RNG k-ε湍流模型和涡动力学诊断方法的正则化螺旋度、边界涡量流(boundary vorticity flux,BVF)诊断等,对贯流式水轮机某工况下的涡旋运动进行数值研究。研究发现:水轮机转轮正面叶片进水边和轮毂靠近出水边处存在旋转方向和水流流动方向相反的涡旋,背面处轮毂靠近进水边存在旋转方向和流动方向相同的涡旋,水轮机转轮叶片上存在流动分离区以及BVF峰值区。涡动力学诊断在贯流式水轮机上的应用为水轮机转轮优化提供了全新的视角,为改变水轮机内流动情况提供了新的思路。     

含沙水流条件下水轮机蜗壳优化设计方法

探讨了一种以蜗壳中的水力损失和泥沙磨损特征值为双目标函数,以沿蜗壳周向断面的速度矩分布规律为优化变量的水轮机蜗壳的设计方法,实际编程设计证明,设计出的蜗壳可降低水力损失,减轻泥沙磨损。     

可逆式水轮机水泵断电变工况研究

针对抽水蓄能电站稳定性的要求,利用可逆式水轮机水泵工况断电过程中蜗壳出水边的压力始终保持恒定(水轮机工况的水头)、机组转速连续变化这一规律,在Fluent软件中变换转轮的边界条件设置,达到模拟可逆机水泵断电不同工况点水力变化的目的。计算时采用雷诺时均方程和RNG k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用半隐式方法(SIMPLEC)算法。数值实验结果直观地反映了不同工况点叶片表面的压力分布、蜗壳内部的流场漩涡分布、水力损失等,对可逆式水轮机的转轮设计和结构优化有一定的参考价值。     

水轮机全三维粘性大涡模拟数学模型研究

采用大涡模拟技术,建立了绝对坐标系和相对坐标系下的联合计算数学模型,控制方程的离散在空间上采用有限体积法,时间上采用了具有二阶精度的“预测-校正”法,固壁边界使用“部分滑移”条件,使用该模型对高水头、高转速混流式水轮机流动特性进行计算。结果表明,转轮计算流场分布与实际情况吻合,在部分负荷工况下,叶片出水边存在脱流现象,造成叶片出水边表面出现负压。尾水管直锥段和弯肘段在部分负荷工况下存在较强的旋流,在轴心线附近存在回流现象,并成功地模拟了尾水管中的涡带现象,与实际观测结果一致,该涡带频率为机组旋转频率的三分之一左右,振幅较大,属于低频大幅值性质,是引起机组振动的根源之一。     

基于计算流体动力学的波力直驱式水轮机性能研究

对一种新式、由波浪直接驱动的水轮机性能进行了研究,该波力直驱水轮机导叶为固定式,转轮与冲击式透平相类似.该波能转换装置既可以是近岸固定型的,也可以是海上漂浮型的.在雷诺时均N-S方程基础上,采用有限体积法和标准k-ε紊流模型,对该水轮机内部流动进行了三维数值模拟,并利用数值计算结果对其水头、转速特性进行了研究,还考察了径间比、轮毂比对该水轮机工作性能的影响.研究表明,该波力直驱水轮机具有宽的高效率区,对水头(波高)变化的适应性强,启动性能好等优点.通过以上研究还获得了该水轮机较优的设计参数.     

复摆颚式破碎机颚板运动及磨损分析

颚板是复摆颚式破碎机的主要工作构件,在破碎物料的过程中经受物料的严重磨损和激烈的冲击作用,颚板的寿命成为工程上关注的问题．通过对颚式破碎机颚板的运动分析,并结合物料的流动受力分析,颚板表面的微观及失效等磨损机理对颚式破碎机颚板的磨损进行了分析,从而得出了物料破碎时颚板磨损的原因,为提高颚板使用寿命寻求理论依据．     

水涡轮机械泥沙磨损预测

分别建立了水涡轮机械中、低、高浓度固液两相流湍流模型及泥沙磨损模型。数值预测了一低浓度含沙水流中水轮机导叶部件和一高浓度含沙水流中泥浆泵蜗室的磨损分布。数值模拟结果与实际中所表现的情况较为一致。     

可逆水泵水轮机内部流场计算与稳定性分析

要优化水泵水轮机转轮设计,应了解包括转轮在内的水泵水轮机全流道的流动特性。提出了按水泵给定流道参数和转数,从水轮机方向计算叶型的全三维逆向设计方法。采用三维不可压紊流的连续方程与动量方程和紊动能与耗散率方程对内部流场进行研究计算。选用高水头可逆式水泵水轮机进行了全流道双向三维湍流数值模拟与稳定性分析。由于在设计中综合考虑了水泵和水轮机的双向流动特性,设计转轮有较好的效率。     

高速公路软基路段永久性路面铺设问题的研究

介绍了广东省新台高速软基路段永久性路面铺设前的准备工作,从理论计算、现场实测数据分析和沉降预估等方面进行分析,确定了永久性路面铺设的时间、施工方案,其结果对类似工程具有参考价值.     

三维湍流流动计算方法在中小型混流式转轮增容改造中的应用

针对连续某电站水轮机转轮增容改造,基于k-ε模型的全三维湍流计算技术在流动计算中的应用,给出了混流式转轮在贴体坐标系下的湍流计算的基本方程组。应用该方法编制的程序对该电站水轮机转轮进行了优化后的主要流动计算,并设计制造出了新转轮。经实际运行验证,达到了预期性能,效果很好。     

从磨屑和磨损面形貌分析锤击磨损机理

本文根据锤击式磨损的现场磨屑形貌和工件磨损面的表面形貌,通过图象分析仪、扫描电镜和透射电镜的照片分析,探讨了磨粒对工作面的粘着点剪切、显微切削、法向冲击断裂和疲劳断裂四种形式的综合磨粒磨损机理。     

水涡轮机械泥沙磨损预测

分别建立了水涡轮机械中、低、高浓度固液两相流湍流模型及泥沙磨损模型。数值预测了一低浓度含沙水流中水轮机导叶部件和一高浓度含沙水流中泥浆泵蜗室的磨损分布。数值模拟结果与实际中所表现的情况较为一致。     

放顶煤工作面合理支护强度探讨

本文结合放顶煤工作面的现场实测结果，分析了因采空区充填状况不同顶板可能存在的两种结构，并提出相应动呆阻力的计算式，所得结果与现场实测相符。     

涂层刀具高速铣削高温合金GH2132磨损形态及磨损机理

用2种硬质合金涂层刀具进行铁基高温合金GH2132的高速干铣削试验,采用电子扫描显微镜(scanning electron microscopy,SEM)观察刀具的磨损形貌,对刀具的主要磨损机理进行了分析.结果表明:刀具的磨损形态主要是后刀面磨损;KC725M涂层由TiN、TiAlN组成,涂层易剥落;KC525M涂层只有1层TiAlN,涂层不易脱落,但由于机械冲击产生沟槽磨损,形成应力集中,导致在切削刃处产生较大的磨损;不论KC525M还是KC725M,涂层剥落后,切削区产生的瞬时高温均使基体中粘结相发生软化,造成硬质相颗粒脱落和基体的剧烈磨损.研究结果可用于指导高速切削刀具材料的设计、合理选用及刀具磨损控制.