大变径卜型岔管的水力特性及优化研究

管径相差较大的卜型分岔管的水流特性相对复杂,接口附近可能产生回流和负压,对管道的安全运行构成威胁。为了改善卜型岔管连接段的流态,建立三维CFD数值模型对锥形连接的大变径高压岔管的流动特性进行了模拟,获得了岔管区域的流速和压力分布。采用相应的物理模型试验进行测试比较,验证了数值模拟的准确性。通过数值模拟比较了有无锥形过渡的岔管的水流流态,对大变径卜型岔管的连接方式进行了优化。结果表明,采用锥形过渡可以有效地减少岔管的负压区和回流区,对防止大变径岔管的空蚀破坏,改善水流流态具有重要意义,为岔管体型优化提供参考。     

无压引水洞岔洞水力模型试验及仿真分析

无压隧洞充水过程水流呈现瞬变流特性,岔洞段流态复杂。对无压隧洞卜型岔洞充水过程进行了室内物理模型试验和CFD计算机仿真,试验采用正态模型,数值计算采用标准 湍流模型;研究了闸门不同开度下分水口及闸室段水流流速、压力分布特征和流态变化规律;将模型试验数据和数值仿真计算结果进行了对比分析,给出了充水过程中不同时刻闸前后水面线变化规律,满足分流比的闸门开度组合形式和优化后的岔洞口体型。     

抽水蓄能电站尾水岔管水流运动及阻力特性试验研究

结合江苏宜兴抽水蓄能电站尾水岔管试验研究任务,利用粒子图像测速（PIV）系统测量了岔管内的水流流态,同时在含弯道和岔管的试验段前后断面上量测压强差,通过水头损失分析,对尾水岔管的水流阻力特性进行了研究。结果表明岔管段的水流运动和抽水蓄能电站的运行工况有密切关系,双机发电和双机抽水时岔管内的水流运动平顺,无明显的漩涡,单机发电及单机抽水工况未过流支管内有明显的漩涡运动。岔管内水流阻力特性实验结果表明在不同运行工况下水流进入阻力平方区的临界雷诺数是不同的,并获得了相应的临界雷诺数和阻力平方区的局部水头损失系数,为工程应用提供参考。     

抽水蓄能电站渐扩形衔接对称岔管水流阻力特性试验研究

结合江苏宜兴抽水蓄能电站钢岔管试验研究任务，利用图像显示技术定性地观察了岔管内的水流情况，在含弯道和岔道的试验段前后断面旧测压强差，通过水头损失分析，对含弯道的渐扩形衔接对称岔管的水流阻力特性进行了研究，结果表明在双机发电，单机发电、双机抽水和单机抽水等不同运行工况下水流进入阻力平方区的临界诺数是不同的，给出了相应的临界雷诺数阻力平方区的局部损失系数。     

抽水蓄能电站岔管月牙肋体型研究

岔管体型影响抽水蓄能电站的效益,月牙肋属于岔管内部的结构部件,其体型优化具有实际应用意义。为优化月牙肋体型,降低抽水蓄能电站的效益损失,本文采用CFD方法,比较不同肋宽比下,岔管的流态变化、水头损失变化和年效益损失变化,得到岔管月牙肋的最优体型。结果表明：岔管肋宽比越大,流态越差,单一工况下水头损失变化不大,但电站年效益损失影响较大,最优体型为肋宽比等于0,将肋板全部外伸,可减小4.37%的水头损失和6%的效益损失。     

基于CFD的抽水蓄能电站岔管水力优化

抽水蓄能电站岔管体型及其内双向水流流态对水头损失影响较大,直接关系到电站运行效率和长期效益,近年来受到高度关注.在满足结构要求的前提下,本文以减小岔管水头损失为主要优化目标,应用CFD技术对抽水蓄能电站岔管进行水力优化.首先介绍数学模型和计算方法,并通过与实验数据的对比验证计算模型.在确认计算准确性的基础上,以月牙肋岔管为对象,分析肋宽比、分岔角、管径比、扩散率等体型参数对岔管水头损失影响的规律,为岔管体型优化提供依据.接着计算一管四机连续分岔的岔管群,探讨相邻岔管之间的水力影响.进而以某抽水蓄能电站岔管为例进行水力优化分析,给出优化体型.最后总结体型优化规律,指出岔管设计中应注意的事项.     

Y型月牙肋岔管导流板的水力特性试验研究

依据某电站内加强月牙肋岔管的水力学模型试验成果，给出一个正确确定导流板体型及尺寸的方法，并充分揭示了导流板的水力特性，对Y型对称月牙肋岔管中的水流流态、岔管顶部排气、水头损失、导流板两侧压差等问题进行了重点研究，所得结论与真实情况完全吻合。     

抽水蓄能电站岔管导流板体型研究

岔管体型对抽水蓄能电站水头损失影响较大,间接影响到电站的运行效益,岔管体型优化是当前研究的一个热点问题.为减小岔管的水头损失,本文在传统岔管设计基础上,提出一种新的岔管导流板设计方法.采用突缩管验证了数值模拟的准确性,通过数值模拟比较了有无导流板的岔管的流速分布,对岔管导流板的体型进行了优化.结果表明:岔管导流板能够减...     

滴头插入式毛管局部水头损失模拟研究

滴灌是目前最有效的节水灌溉方式之一,而准确计算毛管水头损失是滴灌设计的前提。毛管沿程水头损失的计算已基本形成统一认识,而局部水头损失规律因滴头形状的复杂性和布置方式的多样性仍没形成一致认识。为探明滴头插入对毛管水流局部阻力及流动特性的影响,本文对两种插入式毛管进行灌水试验,同时采用计算流体力学(CFD)数值模拟并分析验证,结果表明数值模拟与试验吻合度较高,可用数值模拟研究插入式毛管局部水头损失。在此基础上对9组滴灌管进行模拟研究,分析了不同流态下毛管局部水头损失系数影响因素。结果表明层流和紊流流态下,毛管局部水头损失系数均随雷诺数的增大而减小,随滴头毛管断面面积比的增大而增大;毛管局部水头损失占沿程水头损失之比值与滴头间距和滴头流量有关;毛管层流段水头损失相对较小,在不需精确计算时可忽略不计。研究结果可为管网水力计算提供参考。     

侧式短进出水口水力试验及体型优化

本文结合大树子抽水蓄能水电站下库进出水口试验任务,对侧式短进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失、库区流态等水流特性进行了水力模型试验研究。对原设计体型成功进行了优化,使各项水力参数达到比较理想的效果,解决了抽水蓄能电站侧式短进出水口在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题。     

基于量纲分析的滴灌管水头损失预测模型

通过室内试验分析了管长、滴头间距和入口压力3个因素对滴灌管总水头损失的影响,结果表明:滴灌管总水头损失随管长和首部压力的增大、滴头间距的减小而增大,且变化速率随管长增大和滴头间距减小而增大,随首部压力的变化较为稳定,呈现良好的线性相关关系。针对目前滴灌管水力计算需要推求多孔系数、估算扩大系数、计算量大等问题,将影响滴灌管水头损失的基本量滴灌管入口断面平均流速υ0、滴灌管内径D、液体动力黏滞系数ν、重力加速度g、为管道长度L、滴头间距s,运用量纲分析方法导出为四个无量纲量υ0D/ν,υ02/g D,LD/s~2和ε,通过多元回归建立了具有量纲和谐性的滴灌管水头损失计算公式,分析了滴灌管能坡曲线的函数形式,回归得到了水头损失比和沿程压力分布模型。以上模型预测值与实测数据拟合效果良好,可为滴灌系统水力计算及设计提供参考。     

排水系统中雨水检查井局部水头损失分析北大核心CSCD

在对排水系统中的排水管道进行设计时,除沿程水头损失外,局部水头损失也会在特定情况下占比较大,同样不可忽略。为此,根据排水管道及雨水检查井模型的试验数据,计算了不同工况下雨水检查井的局部水头损失系数,并对计算结果进行了分析。分析结果表明:雨水检查井主支管流量比对局部水头损失系数的影响较大,为主要影响因素。随流量比的增加,局部水头损失系数增幅可达1.2;雨水检查井形状及主支管接合角度为非主要影响因素,二者对局部水头损失系数的影响均小于0.2,下游水深及出流总流量对雨水检查井局部水头损失系数几乎不产生影响;所得结果与已有成果的对比分析表明,设置对称侧支管可减小雨水检查井的局部水头损失。该结果有助于深入认识雨水检查井局部水头损失的变化特点,为实际工程中优化城市排水系统设计、完善城市洪水管理方案提供计算依据。     

泵段、水泵模型测试段与泵段效率修正

根据低扬程大型泵站泵装置出水流道的水力设计要求,修正了＂泵段＂的定义,计算了水泵模型测试段中进出水管道的水力损失,并对＂泵段＂效率进行了修正;根据修正后的＂泵段＂效率对南水北调东线工程3个泵站设计工况的＂泵段效率＂、流道效率和泵装置效率之间的关系进行了验证性计算。研究结果表明：＂泵段＂宜定义为由水泵叶轮和导叶体这两个最基本的过流部件组成;南水北调工程水泵模型同台测试提供的水泵模型综合特性曲线表达的是水泵模型测试段的水力性能,其中包含了测试段中进水管道和出水管道的水力损失;大型泵站泵装置中的＂泵段＂性能应在水泵模型测试段水力性能的基础上考虑进出水管道水力损失进行修正;由水泵模型测试段性能修正得到的＂泵段＂扬程和效率均较水泵模型测试段高,设计流量时的扬程修正值约为0.15m左右;效率修正值与水泵模型测试段扬程有关,水泵模型测试段扬程愈低,修正值愈大,其幅度约为（1～4）%。流道效率根据流道水力损失及泵装置扬程计算得到,根据流道效率和修正后的＂泵段＂效率对设计工况的泵装置效率进行预测,其结果与泵装置模型试验得到的结果相比小于1%。     

大型尾水调压室底部交汇型式CFD分析与优化

多机共用尾水调压室的底部管道交汇型式对调压室布置和运行时流态和水头损失有重要影响,是设计中需认真对待的问题。为研究交汇型式与水头损失的规律性并为工程设计提供参考,本文应用最新计算流体动力学技术对一系列交汇型式进行了以减小水头损失为主要目标的分析、优化。首先介绍了数学模型和计算方法;然后通过与典型流道水头损失经验公式和具体工程模型试验数据对比来验证计算模型;在确认模型精度的基础上,对两机共用一室、三机共用一室的各种可能交汇型式的水头损失系数和水流流态进行比较分析,给出优化的体型;最后总结体型优化的规律,指出交汇型式设计中应注意的事项。     

循环流化床锅炉风水联合冷渣器的数值模拟

数值模拟计算在很多行业为设备的设计、计算提供了可靠的数据。为了验证数值计算对风水联合冷渣器这类设备的预测能力及为以后的设计改型提供依据,本文采用FLUENT软件,在特定情况下对风水联合冷渣器内气固两相运动情况作了数值模拟。主要研究不同粒径固体颗粒在冷渣器完全流化的前提下的运动轨迹,并将典型的计算结果与实际进行比较。计算中选用欧拉拉格朗日模型,计算几何尺寸参照冷渣器的实际尺寸,网格为非结构化网格,进口边界条件按照实验测定值给定。结果表明:冷渣器采用不均等配风,出渣效率较高;流场湍能变化明显,总体流场比较均匀,出口处速度最大;隔墙附近有涡流存在有利于颗粒翻越隔墙,同时隔墙还起到对渣的粒径进行分选的作用;灰渣颗粒进入冷渣器的速度不能太大,否则冷渣器不能起到冷却作用。     

千米级冲击式水轮机配水环管的强度计算与水压试验

南极洛河电站机组为千米级冲击式水轮发电机组。配水环管作为水轮机重要的输配水部件,其结构强度直接影响着机组的安全运行。鉴于此,以此水轮机配水环管的强度计算为研究内容,采用经典公式和数值计算两种理论方法,在不同的压力工况下分别对其刚度和强度进行了计算,数值计算结果显示最大应力值出现在小叉管与环管的交接处,而非普通配水环管月牙筋的附近;然后从试验的角度,对电站现场的1号和2号机组配水环管分别进行了压力等级为16.9MPa的水压试验,测量了其应力和变形,通过比较验证了其边界载荷条件施加的合理性和正确性,为千米级冲击式水轮机配水环管的设计、试验及安装运行提供技术支持。     

135MW机组枝状排汽管道系统内湿蒸汽的数值研究

对德国基伊埃(GEA)公司发明专利——枝状(Y型)直接空冷排汽管道技术进行数值研究。建立神华阳光2×135MW机组直接空冷排汽管道内湿蒸汽两相流动和传热的数学模型。利用计算流体力学软件FLUENT,对典型汽轮机工况下的排汽状况进行了数值模拟。结果表明:在设计方案下,水蒸汽在各分配管的流量分配均匀,流动压降较低。对二维管道内湿蒸汽速度场、温度场和两相场的模拟、分析和研究,为直接空冷排汽管道系统的优化设计提供帮助。     

高比转速轴流泵叶轮与导叶的正交试验优化

高比转速轴流泵广泛应用在防洪排涝等特殊场合,但其水力效率普遍偏低.为提高其水力效率,并达到节能效果,本文对比转速为1400轴流泵的叶轮与导叶采用正交试验进行水力优化,并探究优化前后泵的内流特性.先对轴流泵叶轮和导叶的几何形状进行参数化解析,对参数化后的控制尺寸设置控制因素,以水力效率为指标设计正交试验,并对正交试验结果...