水轮机主轴中心孔补气对尾水管内部流态的影响

基于水气两相流模型，研究了水轮机主轴中心孔补气对尾水管涡带的影响以及对于改善水轮机内部流态的作用。研究表明，不同工况下最优补气量的大小有一定的差异；由于气体能量较小，补气量过小，在转轮的影响下它很快稀释于水体中，进入尾水管直锥段中心涡带区域的气体很少，起不到改善水流的作用，补气量过大，又会使断面过水面积减小，尾水管直锥段横向水流增强导致不利流态。研究成果揭示了补气量的大小对于改善尾水管内部水流的影响，从而为寻找最优的补气量提供理论依据。     

AutoCAD在水轮机设计中的应用

本文将水轮机过流部件的水力设计与ＡｕｔｏＣＡＤ软件相结合进行水轮机设计计算机绘图，建立了计算分析与优化、数据库系统和水轮机设计计算机辅助绘图于一体的现状水轮机设计的ＣＡＤ系统，它可用于水轮机蜗壳、导叶、转轮、尾水管等过流部件和水力机械结构设计。     

L型叶尖小翼对风力机性能影响的研究

采用标准的k-ε湍流模型对添加L型叶尖小翼叶片与原叶片在不同风速条件下进行三维流场的数值研究。通过分析叶尖区域流场和压力分布得到:对比原叶片,L型小翼对通过叶尖的气流具有导流作用,使通过叶尖的气流变得平缓流畅,同时小翼能有效改善叶尖吸力面的气流分离,使得气流分离位置远离叶片前缘,减小压差阻力。L型叶尖小翼加大叶尖部位吸力面与压力面的压差,增大风轮转矩,使风力机出力增加。添加L型小翼后,风力机推力系数最大增幅为0.81%,风力机功率最大增幅为4.2%。     

不完全蜗壳的CFD分析及优化设计

蜗壳是水轮机的一个重要过流部件，蜗壳内部三维流动的研究对改善水轮机性能有重要意义。随着计算技术和计算机的飞速发展，应用数值模拟技术研究蜗壳内部流场已成为改进和优化蜗壳设计的一个重要手段。本文应用雷诺平均N-S方程和非结构化网格对不完全蜗壳进行了三维CFD流动分析，研究了支墩形状对蜗壳内部的速度、压力分布、蜗壳出口角以及蜗壳效率等性能的影响，并根据流动分析结果对不完全蜗壳进行了优化设计。     

中国新能源发展研究

分析了中国新能源发展现状（水电装机跃居世界前列,核电从无到有、快速发展,风电开发方兴为艾,烟煤电站清洁化水平提高）及面临的问题（燃煤火电绿色发展任务艰巨,水电发展举步维艰,新能源发展任重道远,核电安全有序发展需要引起高度重视）,并给出了相应的应对措施（统筹做好相关规划,大力发展可再生电力,有序开展核电建设,积极推进水电开发,提高火电清洁化水平）。     

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。     

中小型轴流式水轮机易磨蚀部件的修复与抗磨蚀措施

轴流式水轮机在含沙水流中运行时，常遭到泥沙磨损和磨蚀破坏。通过对新庄、枣渠绥德、且末４个水电站的磨蚀破坏部件的修复、转轮叶片测型与修型、叶片头部割圆角、叶片外缘加裙边、头部加导流板等抗磨蚀措施的综合治理，取得较好效果，使机组出力增加、抗磨蚀能力提高。     

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。     

混流式水轮机的非定常流动分析

通过混流式水轮机定常和非定常流动计算,研究混流式水轮机在不同开度下的流动特点,阐述非定常流动分析结果。非定常流动计算结果表明:开度a12时,转轮出口靠近上冠处压力脉动不显著,中间流线和下环处脉动较为强烈;尾水管中涡带主要集中于直锥段,呈螺旋型,在肘管处逐渐变小消失。尾水管内部压力脉动主要集中在直锥段和肘管,频率为低频,是转频的0.233倍;其中直锥段脉动幅值较大,内外两侧压力脉动频率基本一致。开度a24时,转轮出口靠近上冠处没有回流,脉动小,中间流线和下环处压力脉动更为剧烈,脉动频率为转轮频率与叶片数乘积的倍数;尾水管涡带在直锥段水流形成的呈柱状涡,在肘管变成较小的螺旋型涡带,其结果是长的涡带在尾部形成像钻机式的切削作用,对水轮机效率和稳定性产生严重的影响,涡带的长度为研究混流式水轮机尾水管深度和优化设计提供理论依据。