基于遗传算法的轴流式叶片全三维优化设计

本文提出了一种结合全三维反问题计算与遗传算法优化的轴流式水轮机转轮设计方法。即在对轴流式水轮机转轮叶片进行全三维反问题设计的基础上，然后以平面叶栅表面边界层中的流动损失最小和翼型气蚀系数最低为目标，小生境遗传算法进一步对转轮叶片进行优化以得到更为理想的转轮叶片。由于此方法结合了全三维反问题方法对有厚度叶片计算的准确性，以及遗传算法对解决多目标优化问题全局搜索的准确性，可以得到比较理想的转轮叶片。     

有无轮缘间隙的贯流式水轮机三维流动数值模拟

本文基于N-S方程和k-ε湍流模型、非结构化网格和多块网格技术,采用导叶和转轮部分联合计算的方法,在不同工况下,对贯流式水轮机模型转轮轮缘间隙在0、0.25 mm、0.5 mm和1 mm的情况分别进行了计算,分析了轮缘间隙对叶片压力分布、速度矢量、数值效率和间隙泄漏量的影响.通过对水轮机间隙流动的定性和定量分析,揭示了贯流式水轮机轮缘间隙内流动规律.     

基于雷诺应力微分模型模拟轴流式水轮机轮缘间隙流动

基于平均N-S方程、采用雷诺应力微分模型、非结构化网格技术,对轴流转桨式水轮机转轮轮缘间隙的三维湍流流动进行数值模拟。重点分析了不同工况下轴流水轮机轮缘间隙内部、叶片表面和轮缘间隙泄漏流动的流速分布规律。结果表明,通过间隙的泄漏流动不是单一的流动型式,按泄漏流动的流动方向不同可划分为(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)四个区域:Ⅰ区为叶片进水边靠头部的轮缘区,不同工况下,即可能出现在正面,也可能出现在背面;Ⅱ区为叶片轮缘中部间隙泄漏流动的流动方向改变的起始区;Ⅲ区为叶片轮缘部中间隙泄漏流动的流动方向转向背面;Ⅳ区为叶片出水边靠尾部的轮缘出口尾涡区。在此基础上,深入的研究了泄漏流动在不同区域产生、发展,泄漏涡与主流的相互作用所产生的二次流动的机理。揭示了轴流式水轮机轮缘缝隙内流动规律。计算结果与试验相吻合,说明了轴流转桨式水轮机发生翼型外缘涡流空化,转轮室产生空化真正原因。     

高含沙对水轮机组的危害及对策

混流式水轮机在高含沙水流中运行时 ,常遭受泥沙磨损和磨蚀的破坏。本文主要介绍作者在魏家堡水电站对混流式水轮机的易磨蚀部件进行修复、修型、改型等抗磨蚀措施方面的实践情况。通过综合治理 ,提高抗磨蚀性能。     

水泵水轮机低水头空载运行的压力脉动研究

针对水泵水轮机的S特性和压力脉动致使机组产生剧烈振动,从而破坏构件甚至引发事故的问题,以宝泉抽水蓄能电站#1水泵水轮机为例,采用CFD数值计算方法计算了6种工况下5个测点的压力脉动特征值,并将不同测点的压力脉动频域图与试验值进行了对比分析。结果表明,采用非同步导叶装置会使压力脉动增强,指出改变流道流态是解决压力脉动的关键,为当前机组的稳定运行提供了建议,也为压力脉动的深入研究提供了技术支持。     

光伏阵列表面风荷载数值研究

针对标准德州理工大学(TTU)建筑模型,对该文采用的数值模拟方法的可行性进行验证,数值模拟结果与实验数据拟合较好。对4.2 m安装间距的5块光伏阵列进行数值模拟研究,根据《建筑结构荷载规范》总结出不同风向角的计算工况下各电池板分块区域体型系数峰值,结果显示:危险点出现在电池板下表面分块区域A2和F2,最大荷载体型系数是规范给定荷载推荐值的几倍;在不同风向角下,电池板1表面大部分分块区域净荷载体型系数大于规范值,而电池板2~电池板5表面的净荷载体型系数仅在区域2处远大于规范值。最后考虑有无遮挡情况下,选取3种安装间距的5块光伏阵列进行数值模拟分析。结果表明,电池板安装间距可在整体上改变电池板上下表面风荷载分布情况。     

混流式水轮机转轮的刚强度分析

运用CFX软件对混流式转轮不同工况下的流场进行计算，得出作用在转轮上的压力。通过有限元软件把叶片的压力分布作为荷裁加载到转轮上．由此精确地计算变工况下的混流式转轮及叶片刚强度，确定出混流式转轮叶片上的应力和变形。     

基于遗传算法的轴流式叶片全三维优化设计

本文提出了一种结合全三维反问题计算与遗传算法优化的轴流式水轮机转轮设计方法。即在对轴流式水轮机转轮叶片进行全三维反问题设计的基础上,然后以平面叶栅表面边界层中的流动损失最小和翼型气蚀系数最低为目标,小生境遗传算法进一步对转轮叶片进行优化以得到更为理想的转轮叶片。由于此方法结合了全三维反问题方法对有厚度叶片计算的准确性,以及遗传算法对解决多目标优化问题全局搜索的准确性,可以得到比较理想的转轮叶片。     

基于熵产理论的水轮机尾水管涡带研究

为了研究水泵水轮机部分负荷工况尾水管涡带产生的原因和压力脉动特性,本文以模型水泵水轮机为研究对象,对内部流动进行了全流道三维数值模拟并采用熵产理论进行了分析。计算结果分析表明:数值模拟与实验值吻合较好;固定导叶和蜗壳内的总熵产很小,而转轮和尾水管内较大,在小流量工况叶片压力面产生的流动分离会导致高熵产率分布区域的出现,并且会随着流量的进一步减小而扩大;在部分负荷出现了粗壮型和纤细形两种涡带,均呈现螺旋形,涡带的形成与叶片出口环量偏离零环量有很大关系;涡带的出现会在尾水管内形成漩涡,阻塞尾水管通道,涡带跟随转轮同方向旋转,但是转速更低,因此尾水管出现幅值较大的低频压力脉动。     

水平轴风力机风轮气动性能数值模拟

以某上风向定桨水平轴风力机风轮为研究对象进行数值模拟,采用不可压N—S方程和κ -ω SSTN方程湍流模型,数值模拟了不同风速下风力机风轮的流动特性。结果表明：随着风速的增大,靠近叶片中部截面最先发生失速。在此基础上,分析了叶片整体的压力与速度分布。