混流式水轮机内部空化流动数值模拟

为探究不同比例的长短叶片对混流式水轮机内部流场空化特性的影响,基于欧拉-欧拉方法中均匀多相流假设的混合两相流体无滑移模型,采用RNG k~ε湍流模型以及三维时均N-S方程,对各混流式水轮机进行全流道三维定常空化湍流计算,获得了3种不同比例长短叶片对应的混流式水轮机在各空化系数下空泡相的流动特征以及各水轮机对应的σ~η曲线图。计算结果表明,当长短叶片比例为0.47时,水轮机临界空化系数最小,为0.060 8,相比长短叶片比例为0.6时降低了8.82%;当3种水轮机处于同一空化系数下时,该型水轮机效率最高;随着水轮机转轮短叶片的增多,水轮机的空化性能及能量性能得到了明显的提升。研究结果对长短叶片混流式水轮机的设计、优化和改型等具有一定的指导意义。     

有分隔叶片的混流式水轮机水流的数值模拟

瑞士科学家研究出了一种模拟具有叶算了和短分隔叶片的混流式水轮机转轮充的数值方法，可供设计使用的这项技术，采用了Ｈ型网格内包含Ｃ型网格的方法来离散两相同叶片的之间空间，工业应用证明，新方法的可靠性与多年来在瑞士工业上使用的标准欧拉法一样好。     

长短叶片混流式水轮机三维非定常流数值模拟

为探究长短叶片混流式水轮机在不同导叶开度下运行时内部水流流动的特点,基于流场数值模拟的计算方法对长短叶片混流式水轮机进行了全流道三维非定常湍流计算。结果表明,在不同开度下,转轮与导叶交界面处压力脉动主频皆为转轮转频与叶片数的乘积,且在小流量工况下主频振幅最大。当水轮机在小流量工况下运行时,尾水管涡带呈螺旋形,且绕转轮转轴顺时针旋转,与转轮旋转方向相同;当水轮机在额定工况下运行时,尾水管无涡带产生;当水轮机在大流量工况下运行时,尾水管涡带呈细长的圆锥形。     

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.     

混流式水轮机引水部件内部流动的二维数值模拟与三维模拟比较分析

基于N-S方程和标准k-ε紊流模型,采用CFD计算流体力学软件对HLA 616-WJ-55混流式水轮机原型机的引水部件在最优工况下进行了二维定常数值模拟,获得了流场的速度、压力分布变化规律,并与同型式水轮机的蜗壳三维数值模拟结果进行比较分析。结果表明,二维CFD分析也能较概括地预测引水部件内部流场的结构,数值模拟结果对水轮机选型和优化设计均具有重要的指导意义。     

混流式水轮机尾水管不稳定流的模拟

如果在设计阶段能够预测转轮和尾水管的性能，那么就能够节省时间和成本。在本研究中，对部分负荷条件下混流式水轮机尾水管中的不稳定流场作了数值模拟。在计算中，转轮和尾水管是联合的。结果成功地表示了尾水管中的偏心涡带和引起的压力振荡。     

立轴混流式水轮机转轮的数值模拟和相应试验结果的比较

介绍了采用商用三维纳维尔-斯托克斯（3D-Navier-Stokes）CFD解算器Ansys CFX分析研究混流式水轮机流量的情况,并将研究结果与闭环水轮机试验台对应的水力模拟试验结果进行了比较。水力模拟试验是采用两个相等的模式（Menter）紊流模型、以比例自适应模拟进行了暂态计算。对开展的实验分析、数字模拟过程,以及分析和模拟结果的对比情况进行了介绍。     

混流式水轮机内三维定常湍流数值研究

基于 k-ε紊流模型和三维时均N-S方程,进行了混流式水轮机全流道的三维定常湍流计算.捕捉到了水轮机过流部件内的流场和非最优工况下转轮通道及尾水管内的旋涡结构与演化特征等流动信息.结果表明,水轮机的全通道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,所得到的结果对进行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.     

基于全流道的混流式水轮机内部流动的三维数值模拟

采用三维N-S方程和RNG湍流模型,利用FLUENT6.3软件,并将混流式水轮机全流道作为一整体,对混流式水轮机内部流动进行了三维定常湍流计算,得到了水轮机各过流部件内的流动特性.该数值计算方法和结果对水轮机的水力优化设计具有重要意义.     

基于CFD的混流式水轮机全流道三维数值模拟

基于CFD计算软件，以N—S方程为控制方程，采用Sparlan—Allmaras湍流模型和结构化网格，对蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮及尾水管等过流部件进行了全过流部件的三维数值模拟。利用NUMECA自带后处理模块．通过流场分析原转轮流道内速度矢量分布和静态压力分布。解释了设计中不足及由此产生的过流能力差和效率低等问题。据此在不改变其他过流部件的前提下．提出了对转轮进行了改造的措施，经证明取得良好的效果。     

计算机数值模拟在水轮机水力分析中的应用简述

基于雷诺时间平均NavLeR-StOkeS方程的三维紊流粘性流动数值模拟已被成功地应用于预测水轮机各过流部件的流动特性和能量损失,并具有重要的实用价值,本文对近年来这一领域的部分研究成果进行了简要的回顾与综述。     

混流式水轮机导水机构损伤三维数值模拟分析

为了分析和预测混流式机组导水机构在运行中出现的损伤,结合华能瑞丽江一级水电站机组的设计参数及运行实例,利用CFD软件,采用雷诺时均Navier-Stokes控制方程、S-A湍流模型和SIMPLC算法,对额定运行工况下的混流式机组导水机构进行三维数值模拟,分析导水机构内部流速场、压力场分布情况。数值模拟结果显示,蜗壳引水区流态良好,活动导叶区流态紊乱,出口边存在较大尺度脱流现象,压力分布不均匀,背水面偏心小圆面处出现负压区,存在空化现象,能量损失较为严重。水电站导水机构实际运行情况与数值模拟结果基本吻合,证明了数值模拟方法的有效性。根据导水机构损伤情况提出了相应的修复建议。     

水轮机设计及改造最新技术——CFD技术

文章就当今水轮机设计及改造中采用的最新技术CFD技术－计算机模拟流态分析技术作了概要说明，它给了我们一种全新的水轮机设计理念；同时对水轮机模型试验中CFD技术的应用－NTS（数字试验台），作了说明与介绍。随着计算流体力学及大功率计算机的发展，此项技术正在成为水轮机设计与改造的主流。     

水轮机转轮内部三维粘性流动计算与性能预测

本文在三维时均N S方程基础上，采用贴体坐标下的有限体积法和k-ε模型，对混流式转轮内部四个典型工况的三维紊流流动进行了数值模拟，获得了合理的流速和压力分布，在此基础上计算了各个工况下的转轮的水力效率并与试验结果进行了比较，取得了一致的结果。开发的计算软件可进行水轮机转轮的水力设计，达到予测转轮性能的目的。     

模型轴流式水轮机飞逸过程三维CFD数值模拟

水轮机飞逸参数的准确计算直接影响水轮发电机组的造价与安全,是水电工程设计的重要内容之一。针对现有数值解法在水轮机飞逸过程计算中,计算精度较低,无法直观反映流场内特性,本文建立了一种非稳态过程三维CFD数值模拟方法,并以某模型轴流式水轮机飞逸过程为例,进行了三维数值湍流计算,获得了模型机组到达最大转速时所需时间、最大飞逸转速值、飞逸过程内特性流场演变规律以及转速、流量、力矩与测点静压随时间变化的曲线。对上述计算结果进行分析比较可知,计算所得最大飞逸转速与试验值非常接近,误差在1.5%以内;所得力矩及流量等外特性参数变化过程均符合高比转速水轮机理论特性;当转速增大到某一数值之后,尾水管水力稳定性急剧恶化是引起机组振动的主因。     

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。     

高水头混流式水轮机技术交流会综述

西南地区水能资源极为丰富。目前开发的重点是中高水头电站，它们具有许多共同的特点：水头高，河流含沙量大，水头变幅较大。已建成了多座高水头大中型容量的电站，均采用混流式水轮机，其中云南的鲁布革、四川的二滩、广西、贵州的天生桥一级电站都是引进国外先进转轮和技术的大容量水轮机，投运以来都显示出这些水轮机良好综合性能，尤其是鲁布革电站引进的挪威克瓦纳带副叶片、X型叶片的转轮及偏心大轴颈导水叶等，经过十多年运行，显示了良好的抗磨蚀及水力稳定性能，水轮机效率和运行可靠性也达到了国际先进水平，积累了丰富的运行经…     

轴流式水轮机模型飞逸过程三维湍流数值模拟

通过作者建立的非稳态过程三维湍流数值模拟方法,模拟了轴流式水轮机模型飞逸过程,并进行了其三维数值湍流计算,获得了机组到达最大转速时所需时间、最大飞逸转速值、飞逸过程内特性流场演变规律以及转速、流量、力矩与测点静压随时间变化的曲线。计算结果表明,所得最大飞逸转速与试验值非常接近,误差在1.5%以内;所得力矩及流量等外特性参数变化过程均符合高比转速水轮机理论特性;当转速增大到某一数值之后,尾水管水力稳定性急剧恶化是引起机组振动的主因。     

梨树园子水电站混流式水轮机尾水管 优化设计研究

混流式水轮机内部流态复杂多变,通过结构优化设计保证内部流态平稳对机组的安全运行极为重要。文章以梨树园子水电站混流式水轮机为例,利用数值模拟的方法提出了加长泄水锥、主轴中心孔补水以及安装导流板相结合的优化设计方案,该方案可以在保证机组出力的情况下,显著改善尾水管流态,建议在工程设计中使用。     

混流式水轮机全流道三维定常湍流数值计算

基于标准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全流道的三维定常湍流计算.捕捉到了水轮机各过流部件内的流场和尾水管内的涡旋结构等流动信息.结果表明,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,所得到的结果对进行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.