太平哨水电厂HL240型水轮机转轮改型研究

现代计算机数值模拟技术的不断进步，为水轮机转轮的改型设计创造了条件。HL240型水轮机能量指标低、过流能力差，国内相当一部分中小型水电站是套用此转轮。应用考虑转轮来流有旋、叶片有限厚及转轮叶片力作用的转轮与导叶联合作用的基于S1流面的准三维设计模型，研究出HL240的改进型转轮，并通过相对效率法效率试验对比，鉴定了改型转轮的效率特性。结果表明，水轮机效率特性明显增加，在高负荷区表现尤为明显。     

基于UG软件平台的混流式水轮机叶片的三维几何建模

转轮是水轮机能量转换的关键部件,混流式转轮是由一定数量的叶片和具有回转特征的上冠和下环组成。其中,混流式转轮叶片是雕塑曲面体,形状非常复杂。为此,采用NACA Aerofoil数据处理软件,UG建模软件,建立了某混流式水轮机叶片和转轮的三维实体模型。模型与实际情况基本吻合,可供设计研究参考。     

高水头混流式水轮机沙水流动数值模拟及转轮泥沙磨损实验研究

运用N-S方程和标准k-ε湍流模型,对高水头混流式水轮机内部沙水流动进行了全流道数值模拟。根据数值模拟结果和相似定理设计水轮机转轮叶片的单流道泥沙磨损实验装置,进行了转轮叶片泥沙磨损实验,获得了水轮机转轮叶片泥沙磨损的主要发生位置和磨损程度,并根据数值模拟和实验研究结果拟合出了水轮机转轮叶片的磨损率公式。结果表明:水轮机转轮叶片的进水边和出水口位置的磨损程度相对于其他位置更为严重,尤其是叶片背面。该研究对多泥沙河流水轮机转轮叶片的泥沙磨损评估以及维修具有指导意义。     

可逆式水泵水轮机的试验研究

通过对目前国内外水泵水轮机模型效率水平的对比分析，针对改善提高水泵水轮机效率及其他水力性能的途径和效果进行了试验研究，借鉴国外高水平水泵水轮机通流部件几何形状和设计方法进行了水力模型与转轮的设计，介绍转轮叶片高低压边的修型、导叶和固定导叶双列叶栅中的固定导叶安放角对水轮机和水泵性能影响的试验研究结果．     

大朝山水轮机转轮动应力试验研究

开展真机转轮叶片动应力试验研究是解决大型水轮机转轮开裂的关键。作者对大朝山水电厂6^#机组水轮机转轮动应力进行了全面的试验研究，分别对机组变转速、变电压和变负荷等稳定工况以及开停机、升降负荷、甩负荷、筒闽动水关闭等瞬变工况下转轮叶片静动应力和振动进行了测量，获得了大量第一手宝贵的试验数据，对真机转轮静动应力的变化规律进行了深入分析与探讨。研究成果对进一步揭示大型水轮机转轮的开裂原因和深入开展混流式水轮机的可靠性研究具有重要意义。     

稳态流固耦合分析转轮叶片变形对转化效率的影响

转轮是水轮机能量转化的核心部件,其转化效率的多少不仅与转轮叶片设计的优良情况有关,动水与转轮叶片之间流固耦合作用也是影响转轮转化能量效率的因素。采用稳态双向流固耦合分析方法,对混流式水轮机转轮性能进行分析。结果表明,混流式水轮机转轮的叶片在与动水相互作用中的变形较小,对转轮流域流场影响很小,对转轮转化效率的影响也很小。因此,在利用数值方法进行混流式转轮能量性能研究时,推荐采用简单的、仅计算流场的数值方法,可提高计算效率。     

混流式水轮机大负荷区压力脉动陡升问题研究

针对电站水轮机出现的大负荷区压力脉动陡增现象,通过电站模型和电站实测压力脉动实验结果,结合电站分步骤改型措施和对水轮机CFD结果分析认为,水轮机大负荷区压力脉动陡升问题与转轮叶片进口设计有直接关系,不理想的转轮叶片进口设计会导致水轮机在大负荷时叶片进口正面脱流,产生水轮机压力脉动陡升现象。在实际中可以通过改善水力和其它方法消除或减小水轮机压力脉动值,提高机组运行的安全稳定性。     

用代理模型法设计混流式水轮机转轮

根据混流式水轮机转轮叶片的一种新的参数化定义,结合大规模和系统的CFD及FEM模拟,Spetals Verk AS公司正在应用代理模型法设计混流式水轮机转轮.该方法可以同时评估大量的因子,调整代理模型以模拟混流式水轮机转轮的响应.通过代理模型,还可以更多地了解各种转轮外形的一些综合特性,开发出一系列全新设计的混流式转轮通用叶片.对该行业设计技术及方法的发展趋势、代理模型设计法的流程作了简单介绍.     

襟翼长度对混流式水轮机空化性能的影响

为了研究襟翼结构尺寸对水轮机空化性能的影响,以HLX180-LJ-145混流式水轮机为原型,应用UG建立在原型转轮进口靠近下环处两叶片中间位置增加襟翼结构的加襟翼转轮模型为研究对象,利用ANSYS CFX软件对0.8Q_d小流量和1.0Q_d设计流量工况点清水和含沙水介质下的转轮空化现象进行数值分析,分别采用长度在60 mm、80 mm和100 mm的3种襟翼,对比两种流量工况下加入襟翼前后混流式水轮机转轮内部流动形态,研究襟翼长度对水轮机空化性能的影响。结果表明：转轮叶片吸力面靠近转轮出口处易产生空化,增加襟翼后,转轮内总受压面积增大,空泡体积分数减小,转轮进口来流得到充分分流,带襟翼转轮过流通道的叶栅稠密度增加,叶片表面流动分离延迟,水流流线变得顺畅,水流流态变好,含沙水对转轮的磨蚀冲击减弱,空化性能得到明显的改善。该研究对不同水流介质下的水轮机改造设计与优化具有一定的参考作用。     

能够提高效率的水轮机叶片设计新方法——改变传统设计思想使水轮机效率超过92%

我国水轮机模型转轮效率比国外先进水平稍低一些,主要原因是一直沿用传统的设计方法,即一维和二维的混流式水轮机转轮叶片设计方法,这种方法假设转轮前的未流均匀,从上冠到下环的水流环量相等。实践证明这种假设与真实水流情况不符,从而限制了模型转轮性能,不能提高产品效率。     

含水河流中混流式水轮机转轮优化设计的研究及其软件包的开发

通过对水轮机泥沙磨损机理和磨损条件的分析，提出了改善水轮机磨损条件的措施，在二元理论基础上，对含沙河流中混流式转轮叶片设计方法进行了研究，采用了稳定可靠的数值计算方法，进行了转轮流场计算，叶片数值积分，叶片加厚等工作，对初步设计的转轮进行了效率和磨损预测，开发了一套实用的含沙河流中混流式转轮叶片水力设计计算辅助设计系统，并给出了一个运用该软件的设计实例。     

混流式水轮机转轮叶片防裂控制与研究

在水电站机组运行中水轮机转轮常常出现不同程度叶片与上下冠焊缝开裂情况,水轮机转轮产生裂纹的原因是多方面的。对材质、焊接工艺、无损探伤、热处理、残余应力测试等方面进行了研究。结果表明:水轮机转轮叶片出现裂纹是综合作用的结果,其原因涉及设计、材料、制造工艺、工艺管理和生产运行等方面。可通过改善水轮机结构,合理选择材料,制定合理的焊接工艺和热处理工艺,有效控制残余应力,提高转轮制造质量,合理控制运行工况等,有效预防水轮机转轮叶片连接焊缝出现裂纹。     

转轮叶片割边对水轮机水力性能的影响及切割工艺

对旧转轮割边修型是一种投资少、见效快的水轮机增容方式,适用于设计制造较早、参数标准较低、有增容潜力的水轮机.本文分析了丰满电站7#水轮机转轮的增容改造,阐述了转轮叶片切割出水边对水轮机水力性能的影响,同时介绍了转轮叶片切割工艺,实际运行后,增容效果明显.     

水轮机转轮叶片气蚀的更新改造

黑石水电站的轴流式水轮机，十余年来，机组处于非设计工况下运行，气蚀严重，水轮机转轮叶片的气蚀处理，成为机组大修的关键问题。叶片处理采取了补焊，更新转轮、更换转轮叶片等方法。     

混流式水轮机转轮的改型研究

本文结合某电站ＨＬ７０２转轮的增容改造，提出了一种混流工水轮机转轮的改型设计模型，该模型将导叶与转轮联合设计，通过迭代将导叶的影响计入转轮的设计，使设计模型与实际流动更为接近，该模型可用于其它型式的叶片式水力机械转轮的改型与开发研究。     

基于CFD的水轮机叶片优化设计研究

以某水电站轴流转桨式水轮机为研究对象,对机组引水管道、蜗壳、固定导叶、活动导叶、水轮机转轮以及尾水管等过流部件进行实际尺寸三维建模,对水轮机进行全流道三维数值模拟,根据模拟计算结果对转轮叶片进行改型设计,并利用CFD以及转轮效率计算,验证了新叶片性能的提升。     

长短叶片转轮对低比速混流式机组的性能改善研究

基于计算流体动力学分析理论,对含有常规转轮和长短叶片转轮的混流式水轮机开展全流道数值分析,研究高水头下低比转速混流式水轮机转轮在不同工况下的流动现象,探明转轮加装短叶片对混流式水轮机内部流动状态的影响。在最优工况下,通过对比计算所得的两种转轮内部的流速和压力分布发现:加装短叶片以后转轮叶片吸力面进口附近的涡流得到明显抑制,长叶片的压力负荷得到减弱;增加短叶片后,转轮出口环量减小较为明显,对尾水管流态改善、转轮及机组的能量特性提高有重要作用。研究结果表明,在相同的单位参数下,相比常规叶片转轮,长短叶片转轮改善了转轮进口的入流条件,从而提升了机组的运行稳定性和能量特性,可作为高水头转轮设计的主要方向。     

提高冲击式水轮机性能的新式加箍转轮

加箍转轮设计是冲击式水轮机转轮设计的新发展，是以叶片与箍环两者作用的重新分配的依据，，这使得应力减小且分布有利，维修简单。     

岩滩水电站扩建工程水轮机转轮特征参数优化与现场制造

对影响岩滩水电站扩建工程水轮机转轮运行稳定性及叶片裂纹的因素进行研究分析,对水轮机比转速、尾水管高度、安装高程,水轮机模型选择以及转轮现场制造技术等进行了优化。转轮现场制造验收的结果以及水轮机运行记录表明该研究和优化是有效的。     

百色水利枢纽水轮机转轮浅析

通过对混流式水轮机转轮叶片裂纹的分析以及百色水利枢纽水轮机转轮的设计、制造实际进程的全面了解, 探讨并采取了进一步的优化措施。