大型混流式水轮机转轮叶片裂纹及其成因分析

大型混流式水轮机转轮计片裂纹故障是水电站普遍存在的问题，它严重影响了水电站的安全稳定运行。转轮叶片裂纹是多种因素综合作用造成叶片材料疲劳．导致叶片疲劳开裂。叶片的各种制造缺陷是裂纹萌生的始点，而各种水力激振因素引发的流固耦合共振是转轮叶片疲劳开裂的根本诱因。     

混流式水轮机转轮叶片频率可靠性分析

以混流式水轮机为研究对象,应用有限单元法建立转轮叶片的动力学方程,根据转轮叶片的频率方程计算转轮叶片的固有频率,依据水流激励频率与转轮叶片固有频率之差在规定范围内的关系准则,推导转轮叶片的共振失效概率和可靠度的计算公式,并通过实例对混流式水轮机转轮叶片的频率可靠性进行分析.     

大型混流式水轮机转轮叶片结构动力特性分析

转轮是水轮机结构中重要部件之一。比较不同单元类型对转轮叶片振动计算精度的影响,从推导的转轮叶片液固耦合运动方程出发,分别计算混流式水轮机转轮叶片在空气中和在工作流道中振动的主频与主振型。结果表明,叶片在水中的频率较空气中的频率有所降低,而且不同阶的频率降低值不同。     

混流式水轮机转轮叶片裂纹故障及其原因分析

混流式水轮机转轮叶片裂纹故障严重影响了水电站的安全稳定运行和经济效益的发挥。大部分叶片裂纹是疲劳裂纹，主要由流固耦合共振诱发的、过大交变应力引起。转轮在设计和制造过程中形成的各种缺陷以及过大的残余拉应力加速了裂纹的萌生和扩展。     

混流式水轮机定常流动分析

通过混流式水轮机全流道的定常流动数值模拟,研究混流式水轮机内部尤其是尾水管在不同工况下的流动特点,目的在于探明引起混流式水轮机内部流动不稳定的真正原因.计算结果表明,引水部件的流动,蜗壳鼻端处压力波动均较为剧烈,周向分布不均匀,但是经过固定导叶和活动导叶的过滤后周向分布基本对称.转动部分的流动,小开度低单位转速时,较小的导叶出流角,使转轮叶片头部受到撞击,叶片上横向流动和背面的叶道涡严重,转轮出口靠上冠处有回流和横向流动,泄水锥下方回流严重;大开度时,转轮进出口流态都得到改善.尾水管内,小开度时,锥管中心回流严重,大部分水流流向外缘,受肘管的影响,锥管和肘管内部形成两个涡流区,主流流经支墩左侧,右侧较为紊乱;最优开度时,尾水管内部水流流线顺畅,支墩两侧水流平稳性基本一致:大开度时,尾水管主流向锥管中心聚拢,经过肘管的转弯时,出现很多局部的旋涡流动,支墩右侧水流相对平稳,而左侧较为紊乱.研究结果为压力脉动测量位置的选择提供理论依据.     

基于Pro/E软件平台的混流式水轮机转轮叶片形状拟合

根据混流式水轮机叶片设计方程，基于Pro／ENGEINEER软件设计平台，对混流式水轮机叶片进行了形状拟合，得到了叶片拟合形状，完全符合叶片加工的工艺要求，也为研制水轮机修复专用机器人提供了研制条件。     

混流式水轮机的非定常流动分析

通过混流式水轮机定常和非定常流动计算,研究混流式水轮机在不同开度下的流动特点,阐述非定常流动分析结果。非定常流动计算结果表明:开度a12时,转轮出口靠近上冠处压力脉动不显著,中间流线和下环处脉动较为强烈;尾水管中涡带主要集中于直锥段,呈螺旋型,在肘管处逐渐变小消失。尾水管内部压力脉动主要集中在直锥段和肘管,频率为低频,是转频的0.233倍;其中直锥段脉动幅值较大,内外两侧压力脉动频率基本一致。开度a24时,转轮出口靠近上冠处没有回流,脉动小,中间流线和下环处压力脉动更为剧烈,脉动频率为转轮频率与叶片数乘积的倍数;尾水管涡带在直锥段水流形成的呈柱状涡,在肘管变成较小的螺旋型涡带,其结果是长的涡带在尾部形成像钻机式的切削作用,对水轮机效率和稳定性产生严重的影响,涡带的长度为研究混流式水轮机尾水管深度和优化设计提供理论依据。     

混流式水轮机转轮优化设计及CFD分析

为了解决某小型水电站的混流式水轮机部分工况压力脉动大,空化、磨损严重的问题,对原水轮机进行了深入研究,并在原水轮机转轮的基础上研制出了新型的、适合该电站运行工况的水轮机转轮,对水轮机转轮进行了更换改造。对新型转轮和原转轮进行三维建模,分别与其余过流部件组装成水轮机全流道。采用ICEM进行网格划分,利用CFX软件,基于RNGκ-ε湍流模型,对原始全流道和改造后的全流道进行了数值模拟计算,通过计算结果分析转轮改造后水轮机内部流动以及外特性的变化,预估改造后水轮机的实际运行效果。     

混流式水轮机转轮叶片裂纹长度与运行时间关系的研究

结合混流式水轮机随机出力的分布函数和转轮叶片最大主应力的平均应力与出力的关系式,运用断裂力学的方法推导出叶片裂纹长度和运行时间的关系式,为水轮机叶片的寿命估算研究提供一条新途径。     

一种混流式水轮机整铸转轮加工工艺改进

针对混流式整铸转轮叶片数控加工工艺进行研究,介绍了一种混流式水轮机整铸转轮的结构特点和加工难点,提出了一种整铸转轮叶片的加工工艺流程,通过对整铸转轮结构特点分析,得出了整铸转轮叶片加工编程方法,为今后混流式整铸转轮的加工提供参考依据,保证整铸转轮加工的质量。     

部分负荷工况下螺杆制冷压缩机特性试验研究

研究了采用不同工质时螺杆制冷压缩机在部分负荷工况下的性能特性。通过录取半封闭螺杆压缩机工作过程指示图(p-V图),获得了部分负荷下螺杆制冷压缩机的效率及其变化规律,并根据部分负荷下压缩机内容积比的变化,对这种变化规律进行了解释。随后对螺杆压缩机采用R22、R134a、R404A、R407C四种不同工质时,在部分负荷工况下的性能变化规律进行了分析比较。研究结果表明：随着负荷的降低,压缩机的绝热效率和绝热指示效率都会有明显的下降,但机组系统的性能系数PCO会有明显的上升;使用R22工质时机组的使用部分负荷值VAPL为最佳。     

浅拱形薄壳在流体作用下的变形与应力分析

应用弹性薄壳的基本理论和流体弹性力学基本方程,结合相容拉格朗日-欧拉法,建立接触面处流体与固体相互作用的运动学方程和动力学方程,深入研究浅拱形薄壳在流体作用下的弯曲变形;给出在倾斜流动和对称流动状态下,法向位移系数的线性方程表达式;结合边界条件求解得到浅拱形壳的变形、压力及应力的算式。并通过具体算例,绘出挠度随壳体材料、壳体厚度、壳体弧长、迎角和流体速度等参数变化的关系曲线,给出发生最大变形、最大应力所在的位置及数值;分析相关参数变化对浅拱形壳体变形和应力状态的影响。其分析结果可供流体作用下浅拱形薄壳的强度与刚度设计参考。