水轮机转轮三维紊流数值解析

水轮机转轮三维紊流数值解析［日本］钱逸等主题词水轮机，转轮，三维流，数字模型，计算方法近年来，随着计算机技术的迅速发展，数值计算取得了长足的进步，数值模拟在工业上的应用也发生了很大变化。最近，由于采用了数值模拟与试验相结合的方法，与只依靠实验的方法相...     

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。     

水轮机转轮三维粘性流动数值计算

对水轮机转轮内部三维素流计算的基本方法进行了简要介绍,并采用贴体坐标下的有限体积法和K-ε模型,对丰满水电站7号水轮机转轮内部的三维粘性流动进行数值模拟,确定了转轮叶片的切割量,从而对7号水轮机转轮进行割边增容,收到了较好的效果,为老旧水轮机增容改造探索出一条新的道路.     

水轮机长短叶片转轮三维数值模拟

基于Standard k-ε双方程湍流模型和三维时均N-S方程,进行了混流式水轮机HLA351长短叶片转轮流场的三维湍流数值模拟研究,获得了流道的流速和压强分布.计算结果表明:和常规转轮相比,长短叶片结合的转轮流态较好,流速和压强分布合理,水轮机的全流道CFD分析能够较为准确地预测出水轮机过流部件内的性能参数及内部流场结构.     

水轮机转轮内部的流动分析及叶片翼型设计

本文讨论基于现代的CFD(计算流体动力学)技术进行水轮机转轮叶片的设计,并结合某电站的具体要求给出设计实例,应用CFD技术首先进行了初始转轮与导叶的联合分析计算,根据计算结果优化设计了新转轮.结果表明,新转轮与初始转轮相比性能有很大程度的改进,水力试验表明新转轮的水力性能完全达到了设计目标.     

混流式水轮机转轮叶片加厚的数值方法

本文介绍了混流式水轮机转轮水力设计中基于数值计算的叶片加厚方法，此方法的特点是利用计算机来解速度快，精度高。     

岩滩水电站水轮机转轮分析对比

广西岩滩水电站一期工程装有4台混流式水轮发电机组,总装机容量1 210 MW,水轮机模型为A286a,1995年全部建成发电;2003年将3号水轮机改造为A773a模型转轮,之后陆续将另外3台机组水轮机全部更换为A773b模型转轮。于2010年10月动工的二期扩建工程装机2×300 MW,水轮机模型为A964,二期首台机组于2013年11月25日投入商业运行。文章对岩滩水电站不同的水轮机转轮进行分析对比,探讨水电站设计时影响水轮机转轮选择的重要因素。     

小型混流式水轮机转轮优化设计及数值模拟

针对某小型混流式水轮发机电组长期受到转轮流道堵塞、出力受阻问题,提出在基本不改变水轮机原性能参数的条件下,以加大叶片开口为优化目标的转轮流道优化方案,并对优化后的水轮机转轮流道进行数值模拟。数值模拟及现场运行表明了该转轮优化设计方案的正确性。     

水轮机转轮的三维粘性流数值计算及其结果分析

针对比转速ns为290的混流式水轮机转轮进行三维粘性流数值计算，并对计算结果作了初步分析．计算中，紊流模型采用目前国内外广泛使用的k-ε模型，流速与压力的迭代修正采用SIMPLE法．共对包括设计工况在内的8个工况点进行了流场数值计算及水力性能分析．计算表明，设计工况下的流速分布最为均匀，叶片进口边基本上为无冲角绕流，效率也最高；随着水头的提高，正冲角增加，最后在叶片背面进水边后靠上冠处产生漩涡区；而当水头相对设计水头降低时，负冲角增加，最后在叶片正面进水边后靠上冠处产生漩涡区．经分析认为这些漩涡区是非设计工况下叶道涡产生的根源，亦是水力性能下降的主要原因．此外，通过对压力系数分布曲线的分析，确定了局部低压区，从而为改型设计提供了依据．计算结果不仅能详细给出水轮机转轮内的流速和压力分布，而且能给出水轮机转轮的水力性能预估值，本计算所依赖的计算软件可成为水轮机转轮开发研究的重要手段．     

水泵水轮机转轮内部三维紊流流场计算与性能分析

水泵水轮机转轮可以在正反两个方向上旋转，用一个转轮分别实现水泵和水轮机工况的运行。在设计阶段提前预知转轮在两种工况下的流场以及能量特性对于提高水泵水轮机的设计水平和运行质量具有重要的意义。本基于三维Navier-Stokes方程和标准k-ε模型，采用贴体坐标和交错网格系统，用SIMPLEC算法分析了水泵水轮机转轮中的三维紊流流场。对比了转轮在水轮机和水泵两种工况下的流场，同时讨论了转轮的能量特性。     

水轮机转轮气蚀分析及处理

观音阁水库电厂3号机组经过3年多的运行,转轮的气蚀比较严重。造成气蚀破坏的原因是多年的低水头运转。经过炭弧气刨,堆焊A102不锈钢,然后再在表面堆焊一层抗气蚀新材料JB1稀土不锈钢焊条等工艺,对转轮叶片的气蚀进行了处理。     

水轮机转轮漏油分析及改造

介绍了洪江水力发电厂^#1机组转轮漏油情况,通过分析,判定为转轮桨叶密封处漏油。提出更换桨叶轴套材质的处理方案,改造后桨叶动作灵活、平稳,未发现桨叶密封漏油情况,机组运行安全、可靠。     

基于转轮换型的水轮机增容改造及数值模拟

从青海铁吾电站HL160-WJ-84水轮机运行中的实际问题出发,在明确了水轮机改造的方向和目标后,对新旧型谱系列模型转轮的性能进行了对比分析。基于对比结果,初选出了D06A转轮用于技术改造试验。对改造前后的水轮机全流道进行三维湍流数值计算,给出了水轮机改造前后的水动力学特性差异。同时,对改造前后的水轮机蜗壳、转轮叶片的流态分布状况进行了分析比较,对改造后的水轮机整体水力性能进行预估。分析认为,对于小型卧式HL160机组而言,更换转轮后还需对上冠泄水孔实施改造,以防止对流场造成扰动,降低机组的效率。     

水轮机转轮与转轮室间隙探讨

以南腊河1号水轮机现场处理为例,论述了转轮与转轮室间隙的影响因素,对有关设计、测量、安装等方面的一些问题进行了探讨.     

龙滩水电站水轮机转轮优化设计

龙滩水轮机具有水头高、水头变幅大和容量大的特点,这给水轮机转轮的设计带来极大的挑战。福伊特西门子从水力设计、结构设计以及制造设计三方面对龙滩转轮进行了深入详细的优化分析工作,从而确保了水轮机在其宽广的运行范围内可靠、稳定运行并具有良好的能量特性和空化性能。     

龙滩水电站水轮机转轮退火

经铸、锻、焊等加工制成的毛坯中存在着残余应力。如不及时消除，将会引起钢件的变形或开裂，残余应力的存在还会降低钢件的抗蚀性。龙滩电站水轮机转轮采用工地现场制造，上冠、叶片和下环通过焊接联接，在焊接过程中产生了大量的残余应力。为了去除转轮内的残余应力而进行退火，其工艺是将转轮按照规定速率加热到590℃。保温一定时间后，随炉冷却、出炉，由于加热温度低于ACl转轮在退火过程中无组织和性能的变化。     

水轮机转轮裂纹处理

黄河万家寨水利枢纽1#机～4#机组水轮机转轮材质为超低碳马氏体不锈钢(ZGOCrl6Ni5Mo)，其1#机组检修时发现转轮叶片与上冠的结合焊缝出现六条裂纹，其中三条为贯穿性裂纹，长度达到500mm以上，且已延伸至叶片母材，并有继续扩展的趋势，必须及时进行处理，因此万家寨电站管理局决定在现场进行处理。超低碳马氏体不锈钢做为一种新型结构用钢材，具有良好的强韧性、抗磨性和焊接性，但由于母材的刚度和厚度较大，而且现场环境较为恶劣，必须制定合理的工艺才能保证焊补的质量。本文就裂纹的处理工艺和整个处理过程进行了详细的阐述。     

水轮机转轮叶片问题

瑞士科学家开发了一种模拟长短叶片的混流式转轮水流的数值模拟法。在两片相等叶片的空间使用C型结合H型离散网格法这种技术可用于设计工作之中。工业实践证明，这种新方法的可靠性与在瑞士工业界多年来应用的标准欧拉法一样好。     

水轮机转轮与转轮空间隙探讨

以南腊河1号水轮机现场处理为例，论述了转轮与转轮室间隙的影响因素，对有关设计、测量、安装等方面的一些问题进行了探讨。