液力透平蜗壳内非定常压力脉动的研究

液力透平内部流场的非定常压力脉动是影响机组运行稳定性的关键因素之一,为了研究液力透平蜗壳内部的压力脉动,采用流场分析软件对一单级液力透平内部流场进行了三维定常和非定常数值模拟,对蜗壳流道内不同周向位置、径向位置和不同流量时的压力脉动进行了时域和频域分析。结果表明：在一个叶轮旋转周期内蜗壳内压力的脉动数量等于叶片数;蜗壳入口位置和割舍位置处压力脉动较小,蜗壳环形部分中部和割舍前端位置处压力脉动较大;蜗壳内压力脉动的主频和次主频分别为叶频和2倍叶频;液力透平蜗壳内部的压力脉动程度在小流量下较小,随着流量的增加,压力脉动程度逐渐增加,大流量时最为剧烈。为了验证数值计算的准确性,建设了开式液力透平试验台,制造了模型样机对液力透平进行了外特性试验和非定常压力脉动测量,验证了数值计算的准确性。     

粒子分离器涡形叶片金属块撞击损伤研究

研究粒子分离器涡形叶片受外物冲击损伤的规律,提高粒子分离器抗外物损伤设计能力,降低外物对航空涡轮轴发动机安全运行的影响。以冲击动力学为基础,通过冲击损伤试验方法,研究了金属块撞击粒子分离器涡形叶片的过程。采用瞬态响应测试系统,得到了金属块撞击涡形叶片的应变——时间历程;利用三坐标测量仪,获得了涡形叶片金属块撞击后的变形。对金属块撞击粒子分离器涡形叶片进行了数值仿真,对比分析了金属块撞击涡形叶片的试验结果与数值仿真结果。金属块(M6和M8螺栓)以0.2 Ma速度撞击涡形叶片时,涡形叶片的变形较小。     

蜗壳轴流泵研究与产品开发

论述了蜗壳轴流泵的研究设计 ,针对关键的蜗壳水力部件 ,采用三维势流的边界元法分析流场 ,其结果用于产品开发。经真机测试和工业运行考核 ,结果令人满意。     

蜗壳轴流泵研究与产品开发

论述了蜗壳轴流泵的研究设计,针对关键的蜗壳水力部件,采用三维势流的边界元法分析流场,其结果用于产品开发。经真机测试和工业运行考核,结果令人满意。     

含气率对混流泵压水室流场的影响分析

为了研究含气率对混流泵压水室内的流场影响,以某厂生产的导叶式混流泵为研究对象,应用商业CFD软件进行数值模拟分析,得到在不同份额含气率条件下压水室内部的流场特性。结果表明:混流泵压水室出口处的流速要比其他位置上的流速大,不符合压水室出口处能量转换的定律,而且随着含气率的增大混流泵压水室在径向流道方向上的压力也在不断增大,并在压水室外壁上出现局部的高压现象,这对混流泵压水室强度有一定的考验。在靠近导叶出口处的压水室内有大量的气体聚集,影响混流泵的运行稳定性。     

湍流流动计算在管道式离心泵性能预测中的应用

本文在双参考系下,选用标准κ-ε湍流模式,利用有限控制体积法对雷诺平均Navier-Stokes方程进行数值离散,采用Simple方法求解,对实际的管道式离心泵产品在不同工况下进行了三维粘性数值模拟。根据数值模拟的结果,分别分析了泵吸水管、叶轮和涡壳内的压力分布和速度分布,计算了泵的扬程、轴功率和效率,并与试验进行了对比,验证了计算方法的可行性。本文的工作对离心泵性能预测和优化设计具有重要意义。     

某抽蓄电站厂房蜗壳结构保压值选定分析

结合某抽水蓄能电站厂房蜗壳外围混凝土结构配筋计算过程,运用三维有限元计算软件对该蜗壳结构保压值进行选定分析。根据计算结果并依照规范得出各种保压值方案下蜗壳外围混凝土配筋结果,通过各种因素的对比分析选定相对合理的蜗壳保压值。同时,通过该工程蜗壳保压值的选定分析过程,总结经验和规律,供参考。     

横缝深止水布设对蜗壳应力的影响规律研究

横缝深止水方案的布设对轴流式机组蜗壳部位的应力影响较大,而深止水方案的布设通常根据工程经验确定,没有统一的规范。止水方案的布设在满足防渗和安全的同时,应选择最优布设使其对蜗壳应力的影响较小。依托某轴流式水电站实际工程,建立厂房的ANSYS三维有限元模型,模拟在机组正常运行和检修工况下,横缝深止水在上游处闭合和上游处联通两种方案的不同止水布设对蜗壳应力的影响。对比两种深止水方案下蜗壳进口断面、内部典型断面和外包混凝土的应力变化,结果表明：随着止水位置的上移,两种深止水方案下的蜗壳应力变化规律相同,但相同的止水位置下,上游联通方案对蜗壳各种应力的减小幅度是上游闭合方案的2倍以上,横缝深止水布设时可优先采用上游联通方案进行止水。     

双吸离心泵吸水室和压水室压力脉动特性试验研究

双吸离心泵压力脉动是影响水泵机组运行稳定性的关键因素之一。采用试验的方法,分别在吸水室和压水室的壁面布置压力脉动传感器,采集各个测试流量下的压力脉动信号,进行混频幅值和频谱分析。结果表明,低于轴频的低频脉动和轴频脉动在吸水室区域占主导地位。在额定流量和大流量工况下,低频脉动频率主要为1/3倍的轴频。在小流量工况下,该低频脉动影响范围显著扩大,幅值明显增大。叶频脉动在隔舌区域非常强烈,是压水室区域的主导脉动成分,沿压水室圆周方向传播并耗散脉动能量。当偏离额定工况时,压水室压力脉动峰峰值显著增加,尤其是在小流量工况,该幅值达到额定工况下相应值的5~6倍。     

CFD investigation of the influence of volute geometrical variations on hydrodynamic characteristics of circulator pump

Improper design of volute geometry can be the main cause that leads to unsteady pressure pulsation and radial force in pumps. Therefore, it is important to understand the influence of volute geometrical parameters on hydrodynamic characteristics of pump and the mechanism. However, the existing studies are limited to investigate the influence of only one or two volute geometrical parameters each time, and a systematic study of the influence of the combinations of different volute geometrical parameters on the pump’s hydrodynamic characteristics is missing. In this paper, a study on the understanding of the influence of volute geometrical variations on hydrodynamic characteristics of a high speed circulator pump by using computational fluid dynamics(CFD) technology is presented. Five main volute geometrical parametersD3,A8,a0,j0 andRt are selected and 25 different volute configurations are generated by using design of experiments(DOE) method. The 3D unsteady flow numerical simulations, which are based on the SSTk-w turbulence model and sliding mesh technique provided by CFX, are executed on the 25 different volute configurations. The hydraulic performance, pressure pulsation and unsteady radial force inside the pump at design condition are obtained and analyzed. It has been found that volute geometrical parametersD3 andA8 are major influence factors on hydrodynamic characteristics of the pump, whilea0,j0 andRt are minor influence factors. The minimum contribution from bothD3 andA8 is 58% on head, and maximum contribution from bothD3 and A8 is 90% on pressure pulsation. Regarding the pressure pulsation intensity, two peaks can be found. One is in the tongue area and the other is in the diffusor area. The contributions are around 60% from tongue and 25% from diffusor, respectively. The amplitude of pressure pulsation has a quadratic polynomial functional relationship with respect toD3/D2 andA8/A10, and fluctuating level of radial force has a quadratic polynomial functional relationship with respect toD3/D2. While for the other volute parametersa0,j0 andRt, no special function has been found related to pressure pulsation and radial force. The presented work could be a useful guideline in engineering practice when designing a circulator pump with low hydrodynamic force.