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。     

水力机械泥沙磨损的数值模拟

作者对低浓度沙水中运行的水力机械的泥沙磨损进行了数值模拟研究。利用Ｅｕｌｅｒｉａｎ－ｌａｇｒａｎｇｉａｎ混合湍流模型对水力机械中湍流速度,压力分布以及颗粒轨迹进行数值计算。同时给出了水力机械中的颗粒反弹模型和磨损模型。通过对一水轮机导叶磨损率的计算,其结果与实际较为吻合。     

水涡轮机械中的空泡运动研究

本文理论上较全面地分析了空泡在水涡轮机械流场中的受力，考虑了很多文献被忽略的速度梯度场中的Ｓａｆｆｍａｎ升力，空泡旋转时的Ｍａｇｕｓ升力等力，利用牛顿第二定律建立了流场中空泡的质心运动方程，同时建立了空泡在变压场中以及考虑气体扩散的径向运动方程，最后导出了空泡在不可压缩流体中运动的控制微分方程。     

水涡轮机械中的三维径向平衡方程

本文根据水涡轮机械叶栅中的流动特点，导出了反映水涡轮机械流动在径向上变化的三维平衡方程，并推导出了水涡轮机械叶栅内部沿周向平均的流动特性在径向上径变化的平衡方程。这些方程很好地反映了在设计中通常所做的假设的近似性，它们有助于解析水涡轮机械叶栅内的流动，对水涡轮机械的优化设计和性能预测起着重大作用。     

水涡轮机械中的三维径向平衡方程

本文根据水涡轮机械叶栅中的流动特点，导出了反映水涡轮机械流动在径向上变化的三维平衡方程，并推导出了水涡轮机械叶栅内部沿周向平均的流动特性在径向上径变化的平衡方程。这些方程很好地反映了在设计中通常所做的假设的近似性，它们有助于解析水涡轮机械叶栅内的流动，对水涡轮机械的优化设计和性能预测起着重大作用。     

水力机械泥沙磨损的数值模拟

作者对低浓度沙水 (平均固体容积浓度Cv<1%,或含沙量低于 2 0kg/m3 )中运行的水力机械的泥沙磨损进行了数值模拟研究。利用Eulerian -lagrangian混合湍流模型 (这个模型是基于两相中的颗粒源项数值技术 ,即液相采用Eulerian描述 ,而颗粒相采用Lagrangian描述 )对水力机械中湍流速度、压力分布以及颗粒轨迹进行了数值计算。同时给出了水力机械中的颗粒反弹模型和磨损模型。通过对一水轮机导叶磨损率的计算 ,其结果与实际较为吻合     

水涡轮机械中的空泡运动研究

本文理论上较全面地分析了空泡在水涡轮机械流场中的受力，考虑了很多文献被忽略的速度梯度场中的Ｓａｆｆｍａｎ升力，空泡旋转时的Ｍａｇｕｓ升力等力．利用牛顿第二定律建立了流场中空泡的质心运动方程，同时建立了空泡在变压场中以及考虑气体扩散的径向运动方程，最后导出了空泡在不可压缩流体中运动的控制微分方程。     

水涡轮机械中的空泡运动研究：第2部分 空泡运动的数值计算…

根据“水涡轮机械中空泡运动研究”第１部分理论研究中所建立的水涡轮机械中空泡运动的控制微分方程，又研究了水涡轮机械流场中空泡运动的数值计算方法，并求解了空泡在一混流式水轮机转轮流场内的运动。     

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。     

水涡轮机械中球形刚性小颗粒的运动

本文对球形刚性小颗粒在任意流场中的受力进行了分析,并根据对称方程,得到了小球在任意流场中的运动方程,为水涡轮机械中固液两相流动的理论研究奠定了理论基础。     

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。     

水涡轮机械中的空泡运动研究 第2部分 空泡运动的数值计算方法及结果

根据“水涡轮机械中空泡运动研究”第１部分理论研究中所建立的水涡轮机械中空泡运动的控制微分方程，又研究了水涡轮机械流场中空泡运动的数值计算方法，并求解了空泡在一混流式水轮机转轮流场内的运动。     

吉牛水电站冲击式水轮机水斗沙水流动特性及泥沙磨损研究

冲击式水轮机由于水头高,其高速射流引起的水轮机水斗泥沙磨损非常严重。为探究冲击式水轮机在高速水流下泥沙颗粒对水斗的磨损,基于CFD技术对吉牛水电站冲击式水轮机全流域进行液气固三相流动数值计算和水斗泥沙磨损预估,获得转轮水斗的内部流动特性和泥沙磨损情况。结果表明：水斗根部的出水边、水斗工作面靠近根部处以及切口和分水刃磨损严重,分水刃及切口的磨损大于水斗工作面的磨损,分水刃到出水边的磨损率总体上先上升后下降;水斗磨损的计算结果与实测结果较为一致,计算结果仅比实测结果偏大6%左右,说明泥沙磨损预估方法有效可行。本文的研究结果为冲击式水轮机泥沙磨损预估和电站运行维护提供了技术方法和依据。     

齿轮磨损寿命预测方法

以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,通过理论推导,研究齿轮啮合过程中轮齿间各状态参量随啮合角的变化规律．引入磨损步长,对连续磨损过程进行离散化处理,通过磨损步长内的准静态模型代替数学上无法求解的动态非线性磨损模型,实现了对齿轮磨损问题的数值仿真．其中应用Achard磨损模型,充分考虑了齿轮负载及转速对齿轮副齿面磨损的综合影响,建立了齿轮磨损寿命预测模型,编制了相关程序,可实现对不同齿轮、不同工况下磨损寿命的预测,从理论上解决了齿轮磨损寿命的预测问题,具有一定的理论价值及工程应用前景．     

省煤器错排管束飞灰磨损情况的预测分析

针对电厂锅炉省煤器管等对流受热面的飞灰磨损问题,建立错列管束的物理模型,以贴体网格进行数值模拟计算,得省煤器管近壁处灰颗粒的流速分布,以预测省煤器管的磨损情况或进行磨损加速试验。本方法可用于电厂预测省煤器内部管束的磨损;在实施防磨时,直观地预测防磨效果,进行防磨方案的选优。     

黄河泥沙水对水泵的影响和防磨措施

针对黄河泥沙对水泵严重磨蚀的情况,对黄河泥沙的特点及黄河泥沙对水泵特性的影响进行了分析,提出了防止和减少磨损的措施。     

多泥沙高水头电站水轮机选型设计

对多泥沙高水头电站水轮机选型的基本要求、主要参数、设计计算等进行分析,从选型设计理论出发,结合水轮机内部全流道沙水流场的数值模拟,对新疆克孜勒苏河流域上的夏特电站进行选型设计,确定其设计工况点、水轮机出力、单位流量、转轮直径、同步转速、吸出高度等参数,通过主要过流部件在各工况的沙水最大速的分析比较,进一步确定 HLA542 机型为适合电站的最优机型。研究结果对夏特水电站工程水电机组的设计具有重要参考依据,研究方法对多泥沙河流高水头电站的水轮机机组选型设计具有实际指导意义。