长短交错叶片对离心泵空蚀特性的影响

为了改善离心泵的抗空蚀性能,本文建立3种不同叶片进口形状的叶轮模型。利用数值模拟方法对不同工况下的3种叶轮叶片形状下的离心泵在不同空化余量时内部流动规律进行了研究,分析不同工况下离心泵内部流场特性及空化特性、以及不同空化余量下3种叶片叶轮内的空蚀特性。结果表明:长叶片离心泵最容易发生空化产生空蚀损伤;短叶片和长短交错叶片离心泵较宽的叶轮进口喉部面积改善了泵在叶轮进口处的吸入性能,具有最佳的抗空蚀性能,空蚀损伤区域面积和空蚀强度有显著的减小。由于叶型的不同,短叶片叶轮的扬程与效率有明显的下降,往往达不到设计所需求的扬程和效率。综合比较下,长短交错叶片在不影响离心泵扬程和效率的前提下具有最佳的抗空化效果,有效地改善了离心泵的空蚀性能。     

基于BladeGen的混流水轮机转轮叶片优化研究

基于CAD-CFD软件对混流式水轮机转轮叶片优化进行研究,使用Workbench/BladeGen进行参数化造型,结合CFD实现了对转轮整体性能的优化设计。首先根据二元理论设计出适用水头为140 m～170 m的混流式水轮机转轮,根据流场数值分析结果,利用BladeGen控制与优化转轮的几何参数,最终改善了流态并提高了效率。BladeGen可以方便地控制转轮的结构参数,便于探讨水轮机结构与性能的复杂关系,在水力机械设计中具有较好的应用前景。     

双向贯流泵转轮特性分析

针对双向贯流泵转轮目前尚无成熟的设计方法 ,而实际应用又需要这种泵型这一问题进行了研究 .通过流场计算与模型试验 ,对经验设计的双向贯流泵转轮进行了内部流场特性分析与外部特性模型试验 .研究结果表明 ,凭经验设计出的“S”形叶片的水力性能比较好 ,能够满足双向抽水要求     

混流式水轮机转轮紊流流场的计算机仿真

基于雷诺时均N-S方程和Realizablek-ε紊流模型,采用有限体积法,在拼片式块结构化网格上建立离散方程,选择二阶中心差分及二阶迎风差分格式作为空间离散格式,采用全隐式时间积分方案进行时间域离散.用全隐式多网格耦合技术求解离散方程.用CFX-TASCflow流体流动分析软件,对一个混流式模型转轮进行了三维非定常紊流计算,数值模拟了转轮内部三维紊流流场,得出了设计工况下的三维流场分布.应用计算机仿真技术对转轮进行流态分析,可以减少模型试验的次数,提高转轮的性能,从而缩短设计周期,降低成本.     

轴流式转轮三元粘性流动数值计算

为进一步提高轴流式转轮的设计精度与性能,采用时均Navier-Stokes控制方程,标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,对一轴流定浆式水轮机转轮内三元粘性流动进行了数值模拟。提出了水力损失计算方法,获得了转轮的预测效率。分析了转轮内部流场分布规律,建立了叶片表面压力在包角范围内的变化曲线,有助于认识转轮内真实流动现象,为改善设计提供可视化数据支持。     

长短叶片半开式离心叶轮内部流动的数值模拟

为了分析分流叶片对于半开式离心叶轮内部流动的影响，对轴向间隙为1.1 mm的4长叶片和4长4短叶片的两种半开式低比转速高速离心叶轮进行了研究.采用S A湍流模型和雷诺时均N-S方程，对叶轮内部的流动进行了三维紊流数值计算和分析；并对离心泵进行了试验研究.数值计算结果表明，分流短叶片可以改善叶轮内部的流动；两个叶轮内部的静压力都由叶片进口到出口逐渐升高，等静压曲线几乎是沿圆周方向的；具有分流叶片的叶轮出口的压力系数较高.实验结果表明，具有分流叶片的叶轮离心泵的扬程和效率较高，说明分流叶片可以提高离心泵的性能.     

用准三元理论进行叶片式水力机械转轮内流动解析的计算机解法

本文试按照准三元理论用大型电子计算机对水轮机、水泵的内部流动进行了数值解析,并且,通过保角变换把奇点分布法应用到了翼间的流动解析上。计算;结果给出了轴面流线,叶片表面相对流速分布,压强分布,翼间流动状态等,为进一步研究转轮的性能,汽蚀与转轮设计打下了基础。     

气蚀引起的水轮机转轮金属损失量的确定

气蚀引起的水轮机转轮金属损失量的确定（加拿大）Ｊ．Ｌ戈登本文提出了确定水轮机转轮叶片负压侧气蚀浸蚀金属失重的经验公式。水轮机淹没深度作者在以前发表的论文中曾论证过水轮机转轮的安装高度是转轮叶片数目（ｂ）和转轮喉部流速（Ｖ）的函数。在卧式机中，通过将起...     

混流式水轮机转轮叶片残余应力测试

本文对岩滩电厂水轮机转轮叶片经常出现裂纹的实际问题,应用盲孔释放法实测了轮转叶片裂纹经补焊处理后热影响萄残余应力,为分析转轮叶片裂纹原因提供了试验依据。     

混流式水轮机转轮的叶片涡振

本文在型谱转轮HL310振动问题的试验研究基础上,就混流式水轮机转轮叶片涡振的基本理论、规律、鉴别和防止等方面作了扼要的系统论述。文中推导了叶片涡振振幅公式,对叶片涡振的产生条件和振幅变化规律,以及叶片涡振对转轮强度和效率的影响作了一定的分析,并指出,频率鉴别是叶片涡振的最重要鉴别方法。文中还介绍了国内近年来有关防止叶片涡振的试验研究的一些成果,推荐支撑法作为防振的应急措施,改形法作为防振的长久措施。     

混流式水轮机尾水管螺旋涡带的近似解析模型及验证

混流式水轮机在偏离设计工况特别是在部分负荷下运行时, 转轮出口的旋流会在尾水管中产生螺旋状涡带,该涡带引起的压力脉动是引起水轮机水力不稳定的最主要原因。采用全流道非定常三维流场数值模拟来计算尾水管流场不仅对计算资源性能要求很高和耗时,而且很难在设计阶段快速计算出尾水管涡带诱导的流场,不利于在较宽运行工况范围预评估水力稳定性。本文在螺旋涡管诱导流场理论的基础上探索建立在部分负荷运行下尾水管中螺旋涡带的近似解析模型。采用该模型可以快速近似地计算出尾水管的流速,与国外相关的试验结果对比,验证了该模型的正确性。可以进一步研究将该模型用于混流式水轮机设计过程中的优化流道设计,以减轻尾水管涡带的影响和扩大运行工况范围。       

不同步导叶对水轮机压力脉动的影响

采用Realizable k-ε模型,对水布垭模型水轮机进行三维全流道非定常湍流模拟,对在不同步导叶(即MGV)作用下的压力脉动进行了分析.选择活动导叶部分开度工况,分别研究MGV在3种不同开度下水轮机的压力脉动特征.分析结果表明:MGV可以减轻尾水管涡带的偏心,减小尾水管断面的压差,从而降低尾水管内低频压力脉动的振幅;MGV改变了导水机构与转轮之间原有的动静干扰特性,形成了新的振源,蜗壳和导水机构的中高频率压力脉动有所增强.     

沙水中轴流式水轮机的优化设计及其CAD系统

本文作者从流体动力学出发 ,依据多相流动理论 ,研究了轴流式水轮机过流部件中的沙水运动、泥沙磨损机理及流动特性 ,分析它们之间的关系 ,优化流道参数。并利用奇点分布法来设计轴流式水轮机转轮叶片 ,开发出了轴流水轮机的转轮叶片水力设计的CAD系统 ,给出一具体算例。     

4种湍流模型对混流式水轮机压力脉动模拟的比较

采用RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型、Transition SST模型和DES模型,在4种网格尺度下对模型混流式水轮机三维全流道非定常湍流进行模拟.在试验验证的基础上,分析各模型对水轮机压力脉动模拟的适应性,并进行网格无关性分析.分析结果表明:4种湍流模型都可以模拟出尾水管偏心涡带的形态,但尾水涡带在相位上不同,压力脉动的主频或振幅有差别;湍流模型与网格尺度不是单调线性关系,甚至相反;Transition SST模型比RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型、DES模型对水轮机压力脉动模拟的适应性更好,在不同网格尺度下预测的压力脉动主频、振幅和试验结果更加吻合.     

基于CFD的水泵水轮机压力脉动分析

针对水泵水轮机的压力脉动问题,采用计算流体力学进行了全流道数值分析。在活动导叶以及转轮之间的无叶区沿圆周方向设置61个监测点,并且对水轮机工况以及水泵工况分别采取不同工况进行压力脉动分析,对比分析不同工况的流场与压力脉动之间的联系。结果表明,水轮机工况以及水泵工况无叶区压力在时空尺度上均呈现周期性分布,水轮机工况压力分布主要由转轮叶片所决定,水泵工况压力脉动主要由活动导叶决定。水泵工况压力脉动强于水轮机工况。     

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。     

混流式转轮非粘性流动与边界层的迭代计算

本文提出了一种利用转轮非粘性流动与边界层相互迭代计算混流式转轮粘性流动的数值方法。非粘性流动计算采用准正交面法，边界层计算采用积分法。文中给出了计算模型、数值方法及步骤，并给出了一个低比转速混流式转轮的流动解。     

Numerical simulation of pressure fluctuation in Kaplan turbine

As it is almost impossible to carry out the prototype hydro-turbine experiment before the power plant is built up, rational prediction of pressure fluctuations in the prototype turbine is very important at the design stage. From this viewpoint, we at first treated the unsteady turbulent flow computation based on the modified RNG k-ɛ turbulence model through the whole flow passage to simulate the pressure fluctuation in a model turbine. Since fair agreement was recognized between the numerical results and the experimental data, this numerical method was applied to simulate the pressure fluctuations in the prototype turbine. From the comparison of them with the model turbine results, it is seen that their qualitative trend of pressure fluctuations are similar, but an appreciable difference is observed between the amplitudes of pressure fluctuation of the prototype turbine and that of the model turbine. Though the present findings may be explained by the effect of Reynolds number, further studies are expected for quantitative interpretation. We paid attention to the interaction between the fluid and turbine structure. Adopting a weak fluid-solid coupling method, we studied the pressure fluctuation in the prototype turbine to clarify how the elastic behavior of runner blades influenced the characteristics of pressure fluctuation. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 90410019)