混流式水轮机叶片的三维造型

针对传统混流式水轮机叶片设计较为复杂,且都是利用AutoCAD二维木模图进行表达,在直观表达上存在缺陷等问题,以混流式水轮机叶片的二维木模图为基础,利用Pro/E软件进行叶片的三维实体造型。采用虚拟上冠、确定叶片下缘处尖点及切割叶片的一系列方法,对叶片进行修型,从而可以准确得到混流式水轮机叶片的三维实体造型,为水轮机转轮内流动CFD分析、性能预测等提供了基础。     

基于UG的轴流式水轮机叶片数字建模

轴流式水轮机叶片是复杂雕塑面体，通过对叶片型面特点分析，利用叶片木模图数据，结合三次NURBS曲线造型理论，采用UG中NURBS曲线实体建模方法，对轴流式水轮机叶片进行几何造型，为叶片精密加工提供了数字化模型。并为改善叶片加工效率，提高叶片加工精度和加工质量奠定了基础。     

基于UG的混流式水轮机叶片的实体建模

对混流式水轮机中的转轮叶片进行了实体建模研究.基于UG曲面处理,从叶片木模图提供的数据出发,采用NURBS方法对混流式水轮机叶片进行几何造型,为叶片精密加工提供了数字化模型,并为提供叶片加工精度和加工质量奠定了基础.     

基于UG的混流式水轮机叶片的实体建模

对混流式水轮机中的转轮叶片进行了实体建模研究。从叶片木模图提供的数据出发,在UG软件平台上进行曲面拟合处理,并采用NURBS方法对混流式水轮机叶片进行几何造型,给叶片精密加工提供了数字化模型,为叶片加工精度和加工质量奠定了基础。     

混流式水轮机叶片自由曲面的延展

传统的木模图法在表示水轮机叶片时存在表示叶片不完整和无法引入计算机辅助设计及制造的不足，为此本文提出了基于最小二乘法的非均匀有理B样条曲线曲面延展法，解决了混流式水轮机叶片空间曲面的小区域延展问题。同时结合水轮机叶片形状特点，利用自由曲面和解析曲面的求交法确定了叶片的延展边界，实现了叶片曲面的整体造型。论文最后算例分析表明，该方法能够得到精度较高的延展曲面，同时算法稳定可靠。     

对角泵叶轮内部流动与能量特性数值分析

利用RNGh紊流模型封闭时均N—S方程组，对一组对角泵叶轮的内部三维流动进行了数值模拟，在分析基本流态的基础上，对对角泵叶轮的能量特性进行了预测和比较。计算结果表明，对应于不同的叶片夹角，对角泵叶轮的能量性能差异很大。轴流泵叶片对角布置后，离心力的作用使对角泵叶轮的扬程提高，使得叶轮的最优比转数随叶片夹角的减小而减小。随着叶片夹角和流量的减小，对角泵叶轮的功率不是增加而是减小，功率特性由轴流泵逐步向离心泵过渡。与对应的轴流泵相比，对角泵的最优效率点向小流量方向偏移，但高效区变宽。叶片夹角为150。的对角泵叶轮的流量加权平均效率比对应的轴流泵叶轮高0．82％。因此，选择优秀的水泵水力模型，通过优化叶片夹角、叶轮室及轮毂的形状和尺寸，能够改善和提高对角泵叶轮的能量特性。     

基于反问题设计的离心泵叶轮泥沙磨损特性优化研究

离心泵被广泛应用于我国黄河沿岸的提灌泵站中。黄河水中的泥沙对离心泵造成的泥沙磨损问题严重影响离心泵的安全高效运行。反问题设计是离心泵叶轮优化设计的常用方法，但作为其关键设计参数的叶片载荷加载方式对离心泵磨损性能的影响尚不清楚。针对叶片载荷加载方式对离心泵叶轮泥沙磨损特性影响的问题，采用固液两相流数值计算的方法，研究了前盖板前加载后盖板后加载、前后盖板均偏中加载以及前后盖板均偏后加载3种不同叶片载荷加载方式对离心泵水力性能、叶轮磨损特性和固液两相流流场特性的影响。结果表明：相比于其它方案，前后盖板均偏中加载方案得到的离心泵具有较优的水力性能。在各工况下，相比于原叶轮，前后盖板均偏中加载方案的叶片最大磨损率减小25%~73%，小流量工况下可减小73%，大流量工况下可减小25%，明显提高了叶片的磨损性能。相比于原叶轮，3种优化方案在前盖板背面流线上的压力分布更均匀光顺;在小流量工况下，前后盖板均偏中加载方案和前后盖板均偏后加载方案叶片表面的固相体积分数较小，各种方案得到的叶片表面的速度分布基本相同;在额定流量工况下，原叶轮的叶片表面体积分数较小，前后盖板均偏中加载方案和前后盖板均偏后加载方案的叶片工作面固相速度大的区域相对较小，固相速度也有所减小。因此，前后盖板均偏中加载方案具有较优的水力性能和磨损特性，可为离心泵叶轮磨损特性的优化提供参考。     

用三元粘性数值模拟法探讨水轮机转轮空蚀问题

采用三元粘性数值模拟方法研究混流式水轮机转轮叶片空蚀问题，提出了改善空蚀的方法，并提供了供电站修形用的翼型，把三元粘性数值计算方法用于解决转轮空蚀问题，取代了传统的实验模拟方法，这在国内也是首次，具有较好的参考价值。     

太平哨水电厂HL240型水轮机转轮改型研究

现代计算机数值模拟技术的不断进步，为水轮机转轮的改型设计创造了条件。HL240型水轮机能量指标低、过流能力差，国内相当一部分中小型水电站是套用此转轮。应用考虑转轮来流有旋、叶片有限厚及转轮叶片力作用的转轮与导叶联合作用的基于S1流面的准三维设计模型，研究出HL240的改进型转轮，并通过相对效率法效率试验对比，鉴定了改型转轮的效率特性。结果表明，水轮机效率特性明显增加，在高负荷区表现尤为明显。     

基于结构化网格的风力提水机叶片三维数值分析及试验研究

采用FLUENT软件对设计的具有航空翼型的带扭转角的风力提水机叶片进行了结构化网格数值模拟分析。计算结果表明,所设计的低实度风轮风力提水机能在2.8 m/s的轻风下起动,叶片三维流动特性良好。在额定工况下叶片气流未出现明显分离现象,最大风能利用系数可达0.43,较传统的风力提水机的风能利用率提高22.8%。最后通过小型开口低速风洞的叶片物理模型试验进一步验证了数值模拟的可靠性。     

长短叶片转轮对低比速混流式机组的性能改善研究

基于计算流体动力学分析理论,对含有常规转轮和长短叶片转轮的混流式水轮机开展全流道数值分析,研究高水头下低比转速混流式水轮机转轮在不同工况下的流动现象,探明转轮加装短叶片对混流式水轮机内部流动状态的影响。在最优工况下,通过对比计算所得的两种转轮内部的流速和压力分布发现:加装短叶片以后转轮叶片吸力面进口附近的涡流得到明显抑制,长叶片的压力负荷得到减弱;增加短叶片后,转轮出口环量减小较为明显,对尾水管流态改善、转轮及机组的能量特性提高有重要作用。研究结果表明,在相同的单位参数下,相比常规叶片转轮,长短叶片转轮改善了转轮进口的入流条件,从而提升了机组的运行稳定性和能量特性,可作为高水头转轮设计的主要方向。     

隔河岩电厂2号水轮机转轮裂纹处理方案

介绍了隔河岩电厂2号水轮机转轮裂纹状况、产生原因、处理方法,说明了转轮材质、焊接工艺要求,焊接后的质量检验。     

基于概率算法的混流式水轮机转轮叶片组合优化模型

讨论了混流式水轮机转轮厂内制作时各叶片组合形式对转轮静平衡的影响,并在VB环境下基于概率算法的寻优方式,建立了叶片组合优化模型。该模型以各叶片的不平衡力矩为目标函数,使用概率算法进行搜索寻优[1],找出可接受的满意解。应用该模型进行叶片组合优化设计,并与已有机组相比,优化设计结果有明显的优越性,证明了该组合优化模型的有效性和实用性。     

冷却塔能量回收水轮机的叶片数对水力性能的影响

利用PRO/E软件对水轮机进行三维建模,应用k-ε湍流模型和雷诺时均N-S方程对水轮机进行数值模拟,研究了不同叶片数对水轮机各过流部件水力损失、效率以及压强和流速分布的影响。结果表明:随着转轮叶片数的增加,水轮机效率先增大后减小,在叶片数为20时达到峰值。同时,增加叶片数,叶片间的涡带变小,转轮流线旋转环量增大。水轮机各过流部件中转轮损失最大,损失水头在1 m左右。     

基于概率算法的混流式水轮机转轮叶片组合优化模型

讨论了混流式水轮机转轮厂内制作时各叶片组合形式对转轮静平衡的影响,并在VB环境下基于概率算法的寻优方式,建立了叶片组合优化模型。该模型以各叶片的不平衡力矩为目标函数,使用概率算法进行搜索寻优,找出可接受的满意解。应用该模型进行叶片组合优化设计,并与已有机组相比,优化设计结果有明显的优越性,证明了该组合优化模型的有效性和实用性。     

Electric governor of Kaplan turbines

Conclusion The preceding method of controlling the runner blades of a Kaplan turbine has a number of advantages compared to the hydromechanical method and it should be introduced both at hydrostations being put into operation for the first time and when modernizing operating hydrostations by replacing the mechanical drive system of the runner blades by an electrical system.Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 4, pp. 51–53, April, 1981.     

刘家峡水电厂1号机转轮更换前后稳定性分析

阐述了刘家峡水电厂1号机转轮更换前后机组的稳定运行情况,介绍了1号机原转轮叶片裂纹情况、补焊修复措施,并根据转轮更换前后机组稳定性试验数据,分析了机组在不同负荷区域的稳定性能。     

大型灯泡贯流式水轮机出力不足原因分析与 现场测试研究

洪江水电厂3#灯泡贯流式水轮机自2003年9月份投产以来就一直存在出力不足的状况,经济损失较大。为此,从理论上分析了该水轮机出力和效率的主要影响因素,确定了3#、5#和6#水轮机导叶和桨叶叶型、间距的现场测试方案。测试研究结果表明,3#和6#水轮机的导叶和桨叶叶型分别基本一致,在各桨叶转角下3#水轮机的桨叶间隔平均值普遍小于5#水轮机的相应间距值。     

石板水电站水轮机长短叶片转轮裂纹分析

石板水电站装有3台35 MW采用长短叶片转轮的高水头混流式水轮机,机组自1997年投入运行以来,水轮机在空化、磨蚀、效率、运行稳定性方面表现出很好的性能,但转轮叶片出现了裂纹。文章从设计、制造质量和运行角度,分析了引起裂纹产生的主要原因,并提出防止裂纹的建议。     

混流式水轮机叶道涡的减轻与消除方法

根据混流式水轮机转轮内叶道涡现有研究资料,介绍了叶道涡的产生原理、分类及危害,重点阐述了补气、转轮叶片修型、活动导叶修型及转轮更换等几种减轻消除叶道涡的方法,为发生叶道涡引起的水轮机事故的水电站提供了参考及借鉴。