基于流固耦合的某抽水蓄能电站可逆式水轮机转轮强度和模态分析

以国外某抽水蓄能电站为例,基于Ansys有限元计算平台,利用流固耦合方法研究了电站可逆式水轮机转轮在不同水头下机组流道内的水体对转轮叶片的影响,通过计算预应力和干湿条件下的转轮模态,分析了水体和预应力对转轮振动频率的影响。结果表明,在不同水头水压力作用下,转轮的静应力最大值出现在上冠与叶片相连处,叶片最大变形出现在叶片出水边的中间位置,且随着水头的升高而增大;预应力对转轮模态的影响较小,而水介质因阻尼作用对转轮模态减小效果明显。     

基于流固耦合的某抽水蓄能电站可逆式水轮机转轮强度和模态分析

以国外某抽水蓄能电站为例,基于Ansys有限元计算平台,利用流固耦合方法研究了电站可逆式水轮机转轮在不同水头下机组流道内的水体对转轮叶片的影响,通过计算预应力和干湿条件下的转轮模态,分析了水体和预应力对转轮振动频率的影响。结果表明,在不同水头水压力作用下,转轮的静应力最大值出现在上冠与叶片相连处,叶片最大变形出现在叶片出水边的中间位置,且随着水头的升高而增大;预应力对转轮模态的影响较小,而水介质因阻尼作用对转轮模态减小效果明显。     

基于流固耦合的混流式水轮机转轮裂纹改造分析

为了解光照电厂转轮裂纹的改造效果,借助ANSYS有限元计算平台,利用流固耦合方法分析转轮改造前后在不同水头、负荷下的流场及动、静应力.计算结果表明,转轮在叶片出口边中部有较大变形,应力集中点在叶片出口边靠近上冠与下环处,与现场发现的裂纹位置相同,说明应力集中是裂纹出现的原因之一.转轮上冠、下环与叶片出水边连接处加装三角...     

福建周宁抽水蓄能电站水泵水轮机模型试验分析

本文介绍了福建周宁抽水蓄能电站水泵水轮机模型试验的过程,分析了模型试验的结果.试验结果表明,模型水泵水轮机的效率、流量、压力脉动等各参数均符合采购合同的规定,符合电站安全运行的要求.以模型试验的数据为基础,可计算出原型性能,为原型的设计及制造、安装及运行提供了可靠的依据.     

卧式双轮混流式水轮机转轮强度分析

将流体动力学分析软件CFD与有限元软件ANSYS相结合,对挪威Borregarrd Trlandsfoss水电站机组的卧式双轮混流式水轮机转轮在额定工况和最大载荷工况下的强度进行了静力分析,并计算出了其应力和位移分布情况。结果表明,两种工况下,叶片出水边与上冠连接处均出现了非常明显的应力集中;最大等效应力均出现于转轮叶片出水边与上冠连接处,此处易产生疲劳破坏;最大位移均出现于下环处,即对振动较敏感的部位。     

基于流固耦合的水轮机转轮应力数值模拟分析

针对国内大型水轮机出现裂纹甚至断裂的问题,基于流固耦合数值模拟技术,对国内某混流式水轮机在给定工况下的转轮应力进行了计算分析,得出了叶片表面的应力分布情况,并在易产生裂纹的关键区域选取了若干测点的计算结果与实测结果进行对比,验证了流固耦合数值模拟分析的可靠性,为水轮机转轮应力研究提供了参考。     

负倾角水泵水轮机转轮水轮机工况压力脉动特性研究

为了系统地研究负倾角转轮机组在额定出力工况及50%出力工况下机组不同位置的压力脉动特性,以某抽水蓄能电站负倾角转轮为基础,通过三维建模软件UX建立全流道计算域,然后采用ANSYS ICEM和TURBOGrid划分全流道结构网格;并采用ANSYS CFX进行数值模拟得到各压力监测点压力脉动信号。计算结果表明,在两种工况下,机组压力脉动主频均为叶片倍频;负倾角转轮机组压力脉动振幅沿负z方向明显升高;机组压力脉动振幅随流动方向先升高后降低,在无叶区位置达到最大值。     

轴流式水轮机转轮叶片刚强度计算分析

用ANSYS有限元分析方法对某轴流式水轮机的新老转轮叶片的刚强度进行了详细的计算对比分析。结果表明，该方法能快速准确计算轴流式水轮机叶片的刚强度，经对比分析也可为叶片改型提供依据；该方法是一种科学、快速、简便的轴流式水轮机叶片刚强度的计算方法。     

基于流固耦合的化容补水泵性能分析

设计3组化容补水泵模型,运用Pro/E建立三维模型,由CFD软件仿真,并对水力模型进行试验,对比试验与仿真结果,获取最优模型。通过ANSYS Workbench建立CFD与Static Structural(静力学)和Modal(模态)连接,对最优模型进行分析,以泵三维定常数值计算结果为基础,利用顺序耦合技术,对固体和流体域进行迭代,分析叶轮的静态应力和振型。结果表明,在水压力作用下叶片变形最大位移发生在叶片出水边靠近叶片边缘处,由平衡孔作用,叶片的等效应力相对均匀较小,叶轮轮毂处因叶轮前后面压差作用,等效应力较大。设计工况下,叶轮轮毂变形对振型的影响明显。     

抽水蓄能电站水泵水轮机组及厂房振动规律研究

本文选取不同水头段抽水蓄能电站,对水泵水轮机组和厂房结构开展联合测试,通过对测试结果分析,总结得出机组和厂房结构振动的基本规律,明确了无叶区内叶片过流频率的压力脉动通过蜗壳进一步传播,其倍频对应的脉动压力分量引发厂房局部结构的振动。不同电站的局部结构振动水平不尽相同,被测电站的水轮机层和母线层立柱振动普遍偏大。除此之外,还需对局部结构的细节予以关注,如楼板装修层对振动的放大效应等。     

泰安抽水蓄能电站水泵水轮机安装技术

泰安抽水蓄能电站水泵水轮机由VOITH公司制造,本文叙述了该机的安装特点,分析座环与蜗壳的组焊、球阀及上下游延伸段的装配,导水机构的安装等施工中遇到的问题及处理,为设计和制造提出改进性的方案作参考.     

基于ANSYS的混流泵转轮力学特性分析

以某双蜗壳混流泵转轮为例,采用CFX-ANSYS流固耦合分析技术对其设计工况点下,分别在空气和水中进行静力强度和模态分析,计算出其应力、位移分布和振动的固有频率.结果表明,水压力仅改变转轮的位移与应力分布,而对强度和振动频率的影响很小,为转轮的整体强度设计和振动分析提供了简化依据.     

混流式水轮机转轮叶片流固耦合振动特性分析

考虑水体的压缩性，用有限元法的位移一压力格式及Galerkin法对混流式水轮机转轮叶片一流体组成的流固耦合系统进行离散，建立了流固耦合系统的振动控制方程，在此基础上对转轮及单个叶片的耦合模态进行了计算，详细分析了转轮及叶片在水中的动力特性，发现叶片在流固耦合情况下的一些新的特性。     

基于流固耦合的混流式转轮受力与振动特性分析

围绕转轮结构稳定与机组安全运行问题,基于流固耦合理论,对混流式水轮机进行流场仿真与转轮结构响应求解.首先,将流道水压作为荷载进行静力学计算,校核转轮强度,并获取不同工况下应力与变形分布;然后,开展瞬态计算,探究转轮动应力随时间的变化规律;最后,通过预应力模态计算获得多阶振频与振型,分析水力共振的可能性.结果 表明,受力...     

水泵水轮机启动过程转轮叶片受力分析

为了研究水泵水轮机水轮机工况启动过程转轮区域流态对叶片载荷的影响,以某水泵水轮机模型为研究对象,采用Realizable k-ε湍流模型开展水泵水轮机全流道三维数值计算,运用UDF技术和动网格方式,控制启动过渡过程活动导叶的开启过程,分析机组启动过程中转轮的转速变化,并与试验结果进行对比。结果表明：数值计算与试验结果吻合度较高,该文数值计算准确可行;启动过程中,在0~5 s区间,转轮叶道中间分布明显沿周向规律分布的叶道涡,叶道涡随开度的增加及转轮叶片来流条件的优化逐渐变小然后消失;启动过程来流与转轮叶片工作面发生冲击并在此区域形成高压区,导致叶片工作面进口位置压力载荷集中、相同半径处叶片工作面背面压力差较大。启动过程中转轮叶片来流与叶片工作面发生冲击是叶片压力载荷集中以及叶道涡的主要诱因。     

抽水蓄能电站及可逆式水泵水轮机的发展

随着电力工业的迅速发展,我国某些水资源较贫乏地区的电力系统出现了调峰容量不足、系统运行经济性差等严重问题,为解决这些问题,近年来有关部门正在进行抽水蓄能电站的选点规划和设计工作,抽水蓄能电站的建设也被提到了“八五”计划的议事日程.本文拟就国内外抽水蓄能电站及可逆式机组的发展情况和水泵水轮机发展过程中存在的一些技术问题进行较系统的介绍和阐述.     

宽水头变幅抽水蓄能电站水泵水轮机水力选型设计

某混合式抽水蓄能电站由于利用已建成的上、下水库等特殊原因,导致水头变幅较常规抽水蓄能电站更大,从而给水泵水轮机的水力设计带来了较大困难。通过对其宽水头变幅的研究,分别采用了常规定速机模式、多转速组合的定速机模式和可变速机模式对水泵水轮机的水力设计方案进行详细研究和比较。结果表明,在混合式抽水蓄能电站中,这些不同模式下的水力设计方案存在各自的优劣之处。本研究成果可为类似电站或具有类似情况的工程项目提供重要借鉴和参考。     

混流式水轮机转轮叶片应力与机组出力的关系

本文给出了混流式水轮机转论叶片应力与机组出力的两次实权的动态测试结果.混流式水轮机转轮叶片的平均应力均随机组出力的增加而增大;两者成线性关系.动应力一般不超过平均应力的20%.     

基于流固耦合的轴流泵叶轮强度分析

对某泵站卧式双向全调节轴流泵在正向抽水工况时各个转角下的叶轮强度进行了单向流固耦合计算,首先将CFD计算得到的叶片表面水压力作为结构面载荷加载到叶片上,再利用有限元软件ANSYS计算叶轮的强度,得到了各个工况下叶轮的静应力分布及变形情况。结果表明,在各叶片安放角下,叶轮静应力最大值随着扬程的升高而增大,且均出现在叶片与轮毂的结合处,应力集中易使此处产生疲劳破坏;最大变形量出现在叶片进水边靠近轮缘位置;静应力的最大值远小于叶轮材料的屈服强度,不足以使叶轮产生裂纹。