水轮机引水部件的水力损失模型

本文建立了水轮机引水部件的水力损失模型，并用该模型对两算例进行了损失计算，计算结果表明：该模型能反应出引水部件水力损失的变化趋势，新提出了蜗壳水力损失模型更切合实际，可用于水轮机引水部件的水力优化。     

水电站的水力机械过渡过程(二)过渡过程中的水力机械工况和参数

一、水力机械的暂态工况和圆特性水力机械参数的改变对水电站和抽水蓄能电站的过渡过程有很大影响,这些水力机械参数有:决定压力管道水锤的流量;确定甩负荷时机组转速差的转轮力矩;并入电力系统运行时有功功率改变的速动性以及水轮机和水泵工况的机组起动时间。另一些参数也是重要的:转轮的轴向力;流道中不同地点的压力以及转轮桨叶和导叶上的作用力。众所周知,上述的水轮机参数取决于水轮机的工况,即水轮机的运动学的条件,它可写     

超低水头竖井贯流式水轮机三维湍流数值模拟

针对竖井贯流式水轮机导叶叶片数对其性能的影响,结合淮安市古黄河水利枢纽工程水轮机模型试验,在一定导叶开度下,对不同导叶数的竖井贯流式水轮机进行了基于CFD的数值模拟,并获得了设计点工况下配置不同导叶数量时水轮机的水力性能。将不同方案在水头损失以及流道和转轮效率上进行了对比。结果表明：随着导叶数的增加,流道效率和转轮效率逐渐提高,水头损失随之减小。通过分析贯流式水轮机内流场并结合外特性计算结果,最终确定了最佳导叶数方案;数值模拟得到的效率与试验数据的平均误差相当小,证明了数值模拟的准确性。该方法可以为超低水头竖井贯流式水轮机设计及其水力性能优化提供参考。     

水轮机转轮水力不平衡引起主轴摆动的分析

引起水轮发电机组振摆的原因有机械、水力、电气及其他等方面的因素。在水力因素方面有转轮叶片数与导叶数组合不当;转轮叶片进口边与导叶出水边的距离过短;转轮止漏环迷宫间隙不当或偏心、或止漏环不圆造成间隙不对称;转轮叶片出口边缘开口不均匀;转轮上冠背水压力脉动;转轮叶片汽蚀严重;转轮叶片出口旋回流形成涡带;转轮叶片卡门涡流;转轮泄水锥形状不当:涡壳和座环引水不对称以及轴流式水轮机尾水管偏矮等等。 混流式水轮机中由于转轮过流部件制造偏差引起水流不平衡而造成摆动大致有下述两种情况。     

高水头混流式水轮机的发展趋势及水力特点

高水头混流式水轮机是当前较为先进的水轮机设备,具有尺寸小、重量轻、水力效率高等优点。在设程中,考虑了不同部件对水力效率的影响,设计开发了长短叶片转轮和带翼大端面大轴颈偏心导叶,了高水头机组在运行中效率损失、空蚀和磨损等诸多难题。适合多泥沙河流电站开发使用。     

混流式水轮机组技术改造前后性能分析

针对目前中小型水电站运行及改造中存在的问题,为探究混流式水轮发电机组改造前后的水力稳定性,基于CFD性能预测方法,以某电站的实际改造情况为例,对该电站改造前后的水轮机内部流场进行全流道三维数值模拟分析,探讨水轮机内部流场的速度分布、压力分布等情况,并做了对比分析。结果表明:更新改造后的电站机组活动导叶头部撞击损失减少,转轮的内部流态得到改善,流动更加均匀;且转轮在高水头、大流量运行区域叶片速度和压力分布更加均匀,提高了水轮机水力效率,机组运行更加稳定,检修周期延长。研究结果可为中小型水轮发电机组的增效扩容技术改造提供一定参考。     

基于熵产理论的水泵水轮机反S区水力损失机理分析

水泵水轮机在水轮机工况运行时易进入反S不稳定区,影响机组的安全稳定运行。传统压差法在计算水力损失时不能获得损失的具体分布和详细来源,因此水泵水轮机在反S区水力损失机理仍有待深入研究。本文采用雷诺时均方法对某原型抽蓄电站水泵水轮机在活动导叶开度分别为12°和35°下的反S区运行工况进行了数值模拟,基于熵产理论对各个过流部件和不同类型的水力损失进行了定量分析,并结合流场分布情况进一步明确了水力损失的分布特点和产生原因。结果表明,水泵水轮机进入反S区会引起导叶段水力损失占总水力损失的比例逐渐增大,而转轮段水力损失逐渐减小。在不同类型的能量损失中,湍流熵产占据主导,壁面熵产次之,直接熵产最小。随着水泵水轮机进入深度反S区,转轮区湍流熵产损失较大区域从转轮进口的叶片压力面转移到转轮出口叶片吸力面。水泵水轮机位于反S区时,转轮对水流做功输入能量,使无叶区总压大幅上升,活动导叶开度增大会显著增大无叶区水流能量幅值。     

基于混合平面法的轴流式水轮机内三维湍流数值模拟

通过求解由κ-ε双方程湍流模型封闭的三维时均N-S方程对轴流式水轮机内部四个典型工况的全三维紊流场进行了计算,并采用“混合平面”法处理转轮与导叶问动静耦合流动的参数传递和相互干扰问题。捕捉到了轴流式水轮机内部压力分布和速度分布等重要的流动信息,在此基础上计算了四个工况下转轮的水力效率。结果表明,该方法能够较为准确地预测出轴流式水轮机转轮与导叶间的总性能参数及内部流场结构,所得到的结果对进行轴流式水轮机的水力设计或改型优化设计等研究具有重要的指导意义。     

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．     

水轮机导叶双列叶栅的水力优化

以水力损失为目标函数，对固定导叶，活动导叶叶型及周向相对位置进行了优化，计算结果表明：与常规方法相比，本文方法用于水轮机导叶双列叶栅的水力设计能提高其水力效率。     

重力场对灯泡贯流式水轮机流场分析及水力性能评估的影响

本文采用黏性三维湍流流动分析法,通过Fluent软件分析了重力场对灯泡贯流式水轮机流场分析和水力性能预估的影响。计算中考虑了在不同的水头与转轮直径比的情况下,重力场的影响程度。计算结果表明：考虑重力后,水轮机进口断面的平均速度、流量和功率都比不考虑重力时大,但效率相差不大。由于重力作用在竖直于机组轴线方向上的压力分布不均匀,叶片上作用有交变应力。当水头与转轮直径的比值超过5时,重力的影响可以忽略。     

HL240型水轮机叶片出水边切削对增容的影响

本文在奇点分布法计算叶片周围流场的前提下,利用CFD软件对混流式叶片切割后的水力性能进行了计算,得出该简便方法对HL240-WJ50型水轮机出力的最优量和该措施对流场的影响：当切削叶片切割量为9.4mm时该转轮出力增加5.7%,同时气蚀性能无明显恶化。将改进后的水轮机叶片应用到小电站的增容改造中,取切割量为叶片上冠边和下环边平均值的5%,切削后测试转轮功率由232kW提高到了253kW,出力达到电站要求。可见切削叶片出水边能以较小的经济代价得到较好的改造目标,适合小型水电站转轮改型的实施。     

多用途水工隧洞水力特性及运行方式研究

水利水电工程中的过水隧洞有导流洞、泄洪洞、放空洞以及发电引水洞等,它们各自具有一定的水流适用条件,对单一用途的水工隧洞,其洞内水流特性较容易把握。当由于技术、经济条件让一条隧洞具备多种用途时,隧洞将面临着不同运行阶段显著的水力差异性考验。结合某水利工程多用途水工隧洞水力模型试验,研究了集导流、泄洪、放空及发电引水等功能于一体的陡坡隧洞在不同运行阶段的相关水力特性。结果表明当作为泄洪隧洞在正常工况下运用时,隧洞进口前和洞内流态均较正常,洞内最小压力满足水工隧洞设计规程要求;当作为导流隧洞和放空洞运用时,隧洞进口在一定水流条件下会形成吸气型立轴漩涡,并在洞内形成形态不断变化且不断溃灭的气囊,在较长的洞段及较大的流量区间内,洞内还会出现明满交替流以及发电支洞岔管引起的明流冲击波、水流折冲等不良流态,上述水流现象会引发洞壁的有害振动或空蚀破坏。通过试验优化,并结合隧洞末端工作闸门的合理调度,提出了多用途水工隧洞的安全运行方式。     

基于JPWSPC水动力模型的优化引水量计算分析

为提高水系河网水动力模拟的稳定性和计算效率,采用了汊点水位预测校正法(JPWSPC)处理缓流河网汊点和结构物连接处的回水效应,综合工程因素,建立了工程实例的河网一维水动力模型,计算分析了不同引水(分水)方案下河道水位过程和水力停留时间的变化。结果表明:在蓄水建筑物调蓄条件下,不同引水流量对河道水面面积和景观效果区别不大,河道的水力停留时间则与过流流量密切相关。通过优化调整引水量及河道分流比的模拟计算,为保证水资源高效利用、降低引水经济成本提供技术依据。     

大石峡水电站进水口叠梁门分层取水试验研究

为分析电站进水口采用叠梁门型式分层取水方案的可行性,本文通过1：21.05的水工模型对大石峡水电站叠梁门分层取水进水口水力特性进行了系统研究。主要研究内容包括对不同叠梁门高度取水时,进水口的水流流态、叠梁门体的压力分布、叠梁门顶及竖向流道的流速分布、进水口段总的水头损失系数等。试验结果表明：电站进水口设置叠粱门后,叠梁门顶水头大于18.0 m时不产生有害吸气旋涡,门体压力分布接近静水压力分布;进水口段的水头损失在1.17~1.30 m之间;靠近叠梁门门顶部位的水流流速较大,表层水流流速较小;叠梁门后不同高程竖向流道的水流流速接近于梯形分布,主流偏于进水塔靠下游挡墙侧。在进水口设置叠梁门进行分层取水方案是可行的。     

峡江水电站大型灯泡贯流式水轮机技术

介绍了峡江水电站的水轮机参数、水力设计及模型试验和结构设计特点。在水力设计方面,采用最先进的CFD计算软件,对过流部件进行优化,特别是转轮叶片,改进叶片进口头部的脱流,提高大流量区的效率及低水头的出力,并通过模型试验进行了验证。为了保证机组整体结构安全性,进行了大量的计算,包括对重要部件进行有限元分析。转轮采用缸动式结构,转轮室叶片转角范围内采用整体不锈钢板模压,并对筋板进行加强。主轴密封采用了可靠的盘根径向密封。导水机构采用弹簧连杆结构,单作用接力器,在重锤重力作用下关机,保证机组的安全性。     

超大型高位集水冷却塔的三维数值模拟研究

高位集水冷却塔具有高效、节能、低噪等优势,在火、核电厂中具有较好的应用业绩。本文采用CFD数值模拟的手段,对某超大型高位集水冷却塔的热力特性以及空气动力特性进行了数值模拟研究。计算结果表明:集水装置的增加对冷却塔形成阻力,但其增加程度要明显小于雨区阻力的减小量;在相同条件下,与常规塔相比,高位集水冷却塔的通风量较大;高位集水冷却塔的冷却性能优于常规塔。     

某人工弯道式渠首分层取水结构段模型试验研究

以某人工弯道式渠首改造工程为背景,在人工弯道式渠首泄洪闸上游设置分层取水结构段,用 水平隔板将水流分开,上层引水、下层冲沙。研究了分层取水建筑物的水力特性,解决了人工弯道式渠 首建筑物的引水和排沙问题。为确定该分层取水结构段的结构设计合理性,采用水工模型试验方法,分 别对不冲沙和泄洪闸单孔冲沙两种试验工况,观察分析了分层取水结构段的水流流态,并测量各个断面 的水深、流速、引水流量和冲沙流量等水力要素。结果表明:该分层取水结构段能达到设计的引水流量 要求;且单孔冲沙时,闸门开度越大,冲沙效果越好。该试验结果可为类似的多泥沙河流的综合整治工 作提供借鉴。     

核电大型冷却塔进风口高度的经济性分析

冷却塔进风口高度是循环冷却水系统优化计算和冷却塔塔体优化所共同关注的问题,它关系到塔内空气流场分布和空气阻力计算,影响塔内气水换热效果,对循环冷却水系统及核电机组运行的经济性产生重要影响。通过对填料类型、电价、冷却塔造价、年固定分摊率及厂址气象条件等主要影响因素变化时年费用变化的分析,得出核电大型冷却塔进风口高度设置的最优区间,提出进风口面积与淋水面积比的推荐值应为0.3～0.35,并建议相关的国家规范条文予以修改。