基于流固耦合的混流式水轮机转轮强度分析

对我国东北某大型混流式水轮机在设计水头不同工况的转轮强度进行了单向流固耦合计算,采用CFD软件CFX,计算得到各工况流场中叶片表面的水压力,借助ansys workbench平台,将其作为结构面载荷加载到叶片上,得到各工况下转轮的静应力分布及变形情况。研究结果表明:转轮静应力最大值随着流量的升高而增大,且均出现在叶片出水边连接上冠位置附近;转轮最大变形量随着流量的升高而增大,最大变形量出现在下环位置。研究结果为混流式水轮机结构设计及安全运行提供了有效依据。     

某水电站水轮机超出力运行研究

针对某水电站常年弃水量大、弃水时间长现象,本文采用数值仿真计算,在不改动电站设备的前提下,对该电站水轮机展开超出力运行研究,分析其水轮机超出力运行的可行性。通过选取3种超出力工况,对其进行流场分析,得出在3种超出力工况下运行时,水轮机内部流态良好;同时分析3种工况下的空化性能,并结合电站实际运行情况,得出3种工况下运行机组空化性能满足要求;通过计算最大载荷下超出力工况的压力脉动与刚强度,得出机组稳定性良好且转轮刚强度符合设计要求。     

三峡电站混流式水轮机稳定性研究

三峡电站水轮机是目前世界上运行水头变幅最大的巨型流流式水轮机之一，其运行稳定性是设计、研究制造和使用部门的关注的首要课题。在左岸电站机机招标文件和合同执行过程，明确提出水力稳定性是首要考虑的问题，并且体规定了模型和真机的稳定性指标。在水轮机模型验收试验中，发现一些现象与众所周知的部分负荷的压力脉动不同，表现为在运行水头范围内存在压力脉动峰值带，频率较高，且从蜗壳进口至尾水管的几个部位均同时出现较大     

混流式水轮机叶片疲劳裂纹分析及其改进方案

近年来,国内外一系列大型混流式水轮发电机组频繁发生转轮叶片的疲劳裂纹问题,对电站机组的安全稳定运行构成了严重威胁。本文以混流式水轮机为研究对象,通过全流道CFD计算及基于顺序流固耦合的转轮结构应力场计算,分析该转轮产生疲劳裂纹的原因。随后提出在叶片出水边和上冠连接处加装应力释放三角块的方案,以降低叶片最大有效应力值、改善叶片应力分布。计算结果表明该方案可以明显降低叶片最大有效应力、改善叶片应力分布。计算结果也可为其它水轮机转轮的疲劳裂纹及其应力特性分析提供参考。     

影响混流式水轮机运行稳定性的几点看法

该文归纳了混流式水轮机多种不稳定现象及产生原因,并探讨了其对水电站安全运行的影响程度。同时结合GE挪威实验台模型验收并综合省内外专业动态,从水轮机选型设计入手,提出预防混流式水轮机水力不稳定性的措施。     

混流式水轮机叶片强度计算及其应力特性改善

近年来，国内外一系列大型混流式水轮发电机组频繁发生转轮叶片的疲劳裂纹问题，对电站机组的安全稳定运行构成了严重威胁。本文以一混流式水轮机为研究对象，通过混流式水轮机全流道CFD计算及基于顺序流固耦合的转轮结构应力场计算，分析该转轮产生疲劳裂纹的原因；其次通过在叶片出水边和上冠连接处加应力释放三角块来降低叶片最大有效应力值和改善叶片应力分布。结果表明应力释放三角块可以明显降低叶片最大有效应力和改善叶片应力分布。本文计算结果可为其它水轮机转轮的转轮疲劳裂纹分析及应力特性改善提供参考。     

浅论混流式水轮机运行的“强振禁运区”

文章从混流式水轮机固有脉动压力振源，分析振源放大的因素，论证造成强振、共振的原因。并对吸出高度与补气对振动的影响，结合电站实际进行分析。文章还从电站在电网的作用，大机组运行工况、环境对转轮寿命影响。论证从增加电站反调节功能的新思路，改善大环境，促进各方面互补，建立远近结合的水电开发战略思想并提出建议。     

混流式水轮机高水头大负荷区域振动的分析

文章结合岩滩电站水轮机强振的实际情况，进行了原因分析，提出发生空化自激放大脉动压力极值时“临界空振系数”的新观念，并提出消除强振技术改造的建议。     

混流式水轮机的水力稳定性问题

混流式水轮机的水力稳定性与机组运行工况密切相关。当水轮机在远离设计工况(最高效率点)运行时，会产生脱流和涡带，引起振动，并可能产生疲劳破坏。近年来，随着单机容量和水轮机尺寸的增大，有些电站因水头变幅大、负荷调节范围宽、水轮机性能不完全适应电站运行条件、制造质量存在问题和补气不力，水轮机出现不同程度的水力振动，导致转轮叶片裂纹，尾水管壁撕裂，有的甚至引起厂房或相邻水工建筑物发生共振，危及电站安全运行。本文对混流式(特别是高比速混流式)水轮机的水力稳定性问题进行了初步分析和讨论。     

混流式水轮机低负荷运行水力稳定性的研究

目前已经建成或正在建的大型水电站中混流式机组运用广泛。由于水力因素影响,机组固有特性决定其无法在低负荷稳定运行。因此,本文通过介绍混流式机组在低负荷运行时的稳定性影响因素、尾水管压力脉动的成因、特性、对机组稳定性的影响以及其与运行工况和空化关系,提出运用多元线性回归分析算法建立回归模型的思路。利用该模型定量分析机组稳定性与工况参数、空化系数和时间因子的影响关系,进行稳定运行区的划分和机组稳定运行时的寿命预测。     

混流式水轮机运行性能的分析

混流式水轮机性能的优劣与其运行工况有很大关系.要提高其能量转换效率,保证水轮机运行的安全稳定,了解和掌握水轮机在不同工况运行时的水力特性是十分必要的.在林家村水电站运行资料的基础上,采用统计分析的方法,并从理论上分析了混流式水轮机的运行状况.分析结果与实际情况基本吻合,并提出了该电站科学运行的建议,对同类型电站运行具有指导与借鉴意义.     

基于ADINA的混流式水轮机流固耦合分析

以连续方程、动量方程、Reynolds应力方程和RANG湍流k-ε模型为控制方程,采用流固耦合理论追踪耦合界面,建立了混流式水轮机数值模型。通过ADINA软件平台,采用流固耦合模块,实现了转轮叶片与内部流场耦合的模拟,得到了转轮结构的应力应变、流场的压力、流速和k-ε分布。     

高水头混流式水轮机的结构及运行特性

高水头混流式水轮机具有其独特的结构及运行特性,根据多个高水头水电站采用混流式水轮机的实际设计经验,对高水头混流式水轮机的主要结构特点及运行特性进行了分析总结,并说明了带副叶片的高水头混流式水轮机的应用优势和特点。     

混流式水轮机水力振动

通过几个电站混流式水轮机的现场水压脉动检测试验发现,在机组额定出力的20％～30％范围内出现过水系统整体（蜗壳进口、顶盖、尾水管）水力共振,频率为转频的1-1．4倍,严重地影响机组稳定运行。将在实际工程试验中遇到的有关混流式水轮机水力振动及相关问题解决方法进行介绍。     

基于CFD的混流式水轮机流动特性分析

为探究混流式水轮机更新改造前后的水力稳定性,基于CFD性能预测方法,对改造前后的水轮机内部流场进行全流道三维数值模拟分析,探讨水轮机内部流场的速度分布、压力分布、尾水管涡带情况。结果表明:水轮机更新改造后,流道内部流动更加均匀,规律性更强,流态得以改善,运行稳定性提高,机组出力增大,水轮机效率提高,检修周期延长。     

巨型混流式水轮机的选择设计

叙述了在巨型混流式水轮机的选择设计中要注意设计水头、额定水头和功率以及机组主要参数的协调问题     

水轮机稳定运行的分析研究

混流式水轮机在偏离最优工况运行时,会产生脱流空化和涡带,产生机组振动和空蚀,进而影响机组运行稳定性,甚至造成转轮叶片裂纹、尾水管撕裂等,迫使机组停机检修.为此,就水电站机组运行稳定性的问题进行了研究,提出了优化设计、加强制造和检修质量的控制、消除尾水管涡带引起的振动等行之有效的预防措施,可供参考.     

立式混流水轮机组安装及注意事项

立式混流水轮机在河北省不多，有安装经验的技术人员更少。以桃林口水库电站为例，介绍其安装工艺。供类似电站参考借鉴。