混流式水轮机转轮机部三维紊流的数值分析

本文基于Ｎ－Ｓ方程和标准的ｋ－ε紊流模型，采用贴体座标和交错网格系统，用ＳＩＭ－ＰＬＥＣ算法对一比转速ｎｓ＝２４０（ｍ，ｍ＾３／ｓ，ｒ／ｍｉｎ）的混流式水轮机模型转轮内部的流动进行数值模拟，提出了三个典型工况时三维紊流数值计算结果，初步分析了转轮的汽蚀和能量特性，为改进设计提供了一些有益的参考资料。     

混流式水轮机转轮内全三维粘性流动的数值分析

本文采用以压力为求解变量的原始变量法,对雷诺平均后的不可压缩Ｎ－Ｓ方程,用有限差分法离散,并用压力速度校正法求解。混流式水轮机转轮内部的流动是流体力学中最复杂的流动之一。对Ｎ－Ｓ方程中的雷诺应力项,本文采用了目前工程中适用的标准κ－ε模型,在固壁附近粘性支层中的流动,采用壁面函数法。     

采用拟可压缩性方程对混流式水轮机转轮的紊流模拟

通过拟可压缩性方程,采用有限差分的隐式格式和Ｋ－ε两方程紊流模式对混流式水轮机转轮进行三维纳维斯托克斯数值算法已经研究开发出来。旋转流场中的粘性流动可以很好地得到模拟,它既可用于流场的设计运行工况,又可适用于转轮进口边附近引起流动分离产生强烈旋涡的非设计工况。由于该算法采用了隐式算法和靠近壁面采用了壁面函数,ＣＰＵ时间不需要太长,因此,它可用于象桌面工作站一样的小型计算机,并能充分设计工具,曾一度     

采用拟可压缩性方程对混流式水轮机转轮的紊流模拟

通过拟可压缩性方程，采用有限差分的隐式格子和ｋ－ｉ两方程紊流模式对混流式水轮机转轮进行三维纳维斯托克斯数值算法已经研制开发出来，旋转流场中的粘性流动可以很好地得到模拟，它既可用于流场的设计运行工况，也可适用于转轮进口边附近引起流动分离产生强烈旋涡的非设计工况，由于该算法采用了隐式算法和靠近壁面采用了壁面函数，ＣＰＵ时间不需要太长，因此，它可用于象桌面工作站一样的小型计算机，并能充当设计工具，曾一度     

大型混流式水轮机转轮振动的有限元分析

利用I—DEAS软件对大型混流式水轮机组转轮进行振动分析计算，求得某转轮的前十阶固有频率及振型。该有限元计算结果，对计算转轮及类似的复杂结构部件的固有频率与振型有重要的指导意义。     

混流式水轮机转轮改型设计与增容改造

本文提出了一些由叶片几何参数计算转轮水力性能的公式,简述了性能参数与几何参数间的关系,可用于指导转轮改型设计与电站增容改造,通过实例,说明了转轮改型设计与电站增容改造的方法。     

混流式水轮机转轮内部流动的动力学特征和分析

混流式水轮机转轮内流是复杂的非定常三维湍流流动,由于结构上的原因,转轮在非设计工况下工作时会形成不稳定流场,产生三维非定常的附面层分离,同时进一步形成贯穿整个流道的叶道涡,影响转轮的运行稳定性.目前,转轮内流场的研究还只是基于通过数值模拟对速度场和压力场进行观察和分析,但对于各种分离流动机理性研究还做得不够深入.非线性动力学主要研究非线性动力系统中各种运动状态的定性和定量的变化规律,以及系统的长时间演化行为,其可以用于流体旋涡和分离流动机理分析.本文将通过对一个模型转轮数值模拟结果的动力学特性分析,对混流式水轮机非设计工况运行时内流分离和失稳的破坏形式加以分析.     

导叶端面间隙泥沙磨损数值预测研究

高水头混流式水轮机导叶间隙是泥沙磨损破坏最为严重的部分之一。泥沙磨损破坏问题与固液两相流动特征关系密切,为了揭示导叶端面间隙内含沙水的流动规律,本文应用固液两相流模型,通过求解雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流方程,对泥沙介质条件下水轮机导叶端面间隙流动进行数值研究。研究结果表明,含沙水在压差的驱动下从导叶间隙的压力侧向吸力侧方向流动,间隙内部泥沙浓度低于主流;导叶间隙尺度增大会导致间隙内部含沙水速度增加,含沙水对导叶的磨损强度增大。     

混流式模型水轮机全流道三维定常湍流计算

本完成了为岩滩水电站所设计的混流式水轮机模型的全流道三维定常湍流计算。计算程序以雷诺时均连续性、N—S方程作为控制方程，选用标准k—ε双方程湍流模型使方程组封闭。数值求解通过SIMPLEC算法实现速度、压力的分离求解，离散差分格式具有二阶精度。通过计算获得了各过流部件的流动细节，预估了水轮机的能量、空化性能，并与模型试验结果进行了比较。     

混流式转轮固有频率分析

本文通过对混流式转轮固有频率的对比分析,找出了影响混流式转轮固有频率的因素,使转轮在水中的固有频率同时避开转频与叶片个数的乘积和转频与导叶个数的乘积,保证混流式水轮机的安全运行。     

混流式水轮机转轮强度的设计优化

分析了叶片数、叶片局部加厚、上冠下环厚度等因素对转轮强度性能的影响.总结出通过改变上冠、下环和叶片的局部厚度及补强三角块来施行优化设计的策略,并给出了采用该策略进行转轮优化的实例.     

混流式水轮机转轮简化模型焊接应力场的数值模拟

在确定混流式水轮机转轮简化模型、解决分段焊焊接热源加载问题及解决各独立实体间接触边界节点不重合的热传导问题的基础上,对转轮模型焊接过程的应力场进行了数值模拟.得到了焊接过程中纵向应力的演变规律与焊后应力场的分布情况.结果表明,焊后应力峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面附近.该结果可以较好地解释水轮机转轮叶片疲劳裂纹的产生和扩展的失效行为.     

整铸混流式转轮的划线与测量方法

本文概述了整铸混流式转轮划线中最关键的“三线”－水轮机水平中心线、叶片等分线、叶片包角线的划线与测量,具有科学性、合理性、准确性和实用性的优点,这对保证整铸转轮的叶型质量具有普遍意义。     

混流式水轮机转轮通用载荷谱的编制

本文研宄了在获得若干个混流式水轮机转轮载荷谱的条件下,如何编制混流式水轮机转轮通用载荷谱的问题,提出了一种多工况载荷谱合成的新方法。     

混流式转轮内三维势流边界元计算

本文以1／4πr为基本解,采用直接边界元法求解混流式转轮内的全三维势流场。并对HL220转流场进行数值模拟计算,结果表明此法是进行三维场计算的有效方法。