导叶对双流道水力透平机性能的影响

参考低比转速混流式水轮机的叶片设计原理与双吸泵的结构型式,设计出一种卧式双流道混流式水力透平机,对导水部件采用4种不同翼型导叶的方案进行了探讨,从定性和定量2个方面评价了各方案水力透平机性能的好坏.结果表明:利用传统的头部较厚的导叶不利于水流绕流,在引、导水部件处能量损失严重,而添加头部修型的负曲率导叶的水力透平机效率最优,且转轮叶片面上的流场分布非常理想,确定其为该设计要求下水力透平机的导叶叶型,为将来水力透平机的结构优化和性能预测提供了理论依据.     

混流式水轮机导叶绕流的三维湍流数值模拟

在现有水轮机引水元件（包括导叶）内部流场数值计算方法和设计理论的基础上，基于Navier-Stokes方程和标准的κ-ε紊流模型，采用贴体坐标和交错网格系统，用SIMPLEC算法对一模型机的蜗壳、座环和导叶进行了联合计算。计算结果表明：混流式水轮机导叶叶间流道中的水流运动沿周向呈周期性变化．叶道中间水流速度较大，越靠近叶片速度越小；随着导叶开度的增大，水流切向速度减小，径向速度增大，导叶出口的水流角增大；导叶出口水流速度及环量分布不均匀，与工况变化有关，进行转轮及全流道三维湍流计算时应考虑这一因素；叶型表面水流速度和压力分布随导叶开度变化的规律比较复杂。     

混流式水轮机蜗壳·导叶及转轮内部水流的二维与三维数值模拟比较分析

基于N-S方程和标准k-ε紊流模型,采用CFD计算流体力学软件对HLA616-WJ-55混流式水轮机原型机的蜗壳、导叶及转轮内部水流进行二维定常数值模拟,并与同型式水轮机的蜗壳、导叶及转轮内部流动三维数值模拟结果进行比较分析。结果表明,二维与三维蜗壳内部流动的规律基本一致,压力分布和速度分布比较均匀,流动状况较为理想。二维CFD分析能较全面地预测水轮机蜗壳、导叶及转轮内部流场的结构,数值模拟结果对水轮机选型和优化设计均具有重要的指导意义。     

低温液化天然气膨胀机非定常数值模拟

为了研究低温膨胀机的压力脉动特性,采用数值模拟方法对膨胀机水力模型进行数值模拟。首先通过定常数值模拟得到膨胀机的外特性,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模拟结果的精确度,然后以定常数值模拟结果为基础进行非定常数值模拟,得到导叶与转轮内不同监测点的时域图,并通过快速傅里叶变换得到监测点的频域图。结果表明:转轮内监测点主频与导叶叶片数对流体的影响一致,导叶内监测点主频与转轮叶片数对流体的影响一致。监测点主频的幅值与监测点的位置相关,当监测点靠近导叶与转轮之间的无叶区时,幅值更大;与无叶区距离越远,幅值越小,受到导叶与转轮之间动静干涉的影响越小。研究结果可为低温膨胀机的设计提供参考。(图9,表1,参21)     

含沙河流中轴流式转轮优化设计

从流体动力学出发，研究了水轮机过流部件中的沙水运动、包括泥沙磨损机理、流动特性等。分析和掌握它们间的关系，根据这些特征参数间的关系，利用多目标函数最优化理论，建立含沙河流中水轮机过流部件最佳耐磨损能力和最优效率优化设计的数学模型，提出求解此数学模型的数值计算方法。用奇点分布法进行翼型骨线积分计算（无限薄），综合考虑泥沙磨损的影响，在所得翼型骨线上进行加厚得以翼型。本文论述的方法和计算公式正确有效，不仅适用于传统人工设计含沙水中转轮计算，更适用于设计含沙河中转轮的计算机计算。     

基于内特性法的水轮机完整综合特性曲线

为解决目前水轮机过渡过程计算中确定水轮机边界条件时通常使用的外特性法和内特性法的不足之处,结合这2种方法的优点,提出一种在水轮机过渡过程计算中处理水轮机边界条件的方法,即根据综合特性曲线的数据,利用统计分析方法和水轮机基本理论公式,计算水轮机基于内特性解析方程的基本参数,如出流角α、转轮出口安放角β、转轮出口相对宽度b2、导叶相对高度b0、转轮出口相对半径r2,在特性曲线上的规律。将求得的结果用于我国某电站机组甩负荷过渡过程的计算,得出了变量随时间的变化规律,计算结果与实际情况相符合。这种外特性法和内特性法相结合的方法,弥补了单独采用内特性法或外特性法计算特性曲线存在的问题,而且对小开度区特性曲线的研究具有一定的参考价值。     

内浮顶储罐雷击电位分布及危险性

为了研究内浮顶储罐各金属部件间的电位分布及影响因素,进而明确雷击时储罐的放电部位及预防措施,建立了内浮顶储罐模型,开展了内浮顶储罐雷击模拟试验,获得了储罐各部位电压分布、导静电线电流流向等试验数据.结果表明:在雷电冲击时,无雷电流通过导静电线,浮盘与罐顶连接处电位相同,储罐整体电位可达上百千伏,易对储罐未进行等电位连接的金属部件放电,并引发事故.基于此,可以通过降低储罐的接地电阻降低储罐雷击时的电位,做好等电位连接可消除雷击储罐火灾事故的发生.研究结果对内浮顶储罐雷电防护措施的改进具有一定的指导意义.     

基于CFD的混流式水轮机内的涡旋研究

混流式水轮机尾水管中的低频涡带、转轮中的叶道涡及导叶和转轮叶片出口处的卡门涡是产生压力脉动,引起机组振动的主要水力原因。为了解决机组运行的稳定性问题,基于计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,从影响水轮发电机组稳定运行的流体因素出发,研究混流式水轮机中各种涡旋的产生机理和本身特征,找到减轻涡旋造成不利影响的有效办法。     

3D欧拉法和层流模型对水轮机转轮内部流场的数值模拟

3D欧拉法和层流解法都具有控制方程个数少，计算简单、省时的特点，均能够快速地在最优工况点附近得到合理的数值解。可以用于转轮叶片的初步的水力计算和其他湍流模型计算结果的校核。分别应用这2种算法对一混流式水轮机转轮内部流体的三维流动进行了数值模拟，方程离散采用有限体积法，插值采用二阶迎风格式，压力-速度耦合采用SIMPLEC算法，计算了3个典型工况(最优工况、大流量工况和小流量工况)，得到了转轮内部合理的速度分布和压力分布。最优工况点的效率计算值比试验值高3．09个百分点，计算所需时间比标准κ-ε湍流模型少30％～40％。     

高速油气润滑径向轴承空化流热流体动压分析

研究了滑动轴承的空化流润滑状态,导出了考虑界面效应的空化流广义Reynolds方程,建立了高速油气润滑径向轴承空化流热流体动压模型。通过数值耦合求解广义Reynolds方程、能量方程和气泡力平衡方程,获得了油气润滑动轴承的压力分布、空化流速分布、气泡速度分布和温升。结果表明:气泡尺寸分布和界面效应将使油膜发散区产生正压力,油气润滑的散热性能明显优于纯油润滑。     

燃气轮机可转导叶部套保养工作实践

分析了濮阳首站轴流燃气轮机串联压缩机组可转导叶部套发生故障的原因。根据可转导叶部套的结构和故障特点,提出了通过保养的方法改善并提高可转导叶部套的工作可靠性的几种方法,并对这几种保养方法进行了定性分析和实践总结。     

汤峪水电站调压阀运行可靠性分析

通过对汤峪水电站的计算分析，确定当导叶无分段关闭装置时，调压阀流量为１．７ｍ￣３／ｓ，行程５２ｍｍ，导叶快关闭时间１．９９ｓ，导叶慢关闭时间１７．８９ｓ；当导叶设有分段关闭装置时，调压阀流量为１．４４ｍ￣３／ｓ，行程４４ｍｍ，导叶第一段关闭时间１．８ｓ，导叶两段关闭总时间４．４２ｓ，即能满足要求。     

用预处理方法及可压Navier-Stokes方程计算低马赫数流动

用可压方法及预处理方法求解了低马赫数紊流流动,其中空间离散格式采用了Roe格式,紊流模型采用了DES模型.以绕NACA0012的紊流流动为例,分析了该方法对提高流动速度和精度的特性,并将其用到多段翼型及绕圆柱的非定常流动中.数值模拟结果表明,该方法能有效求解低速流动及混合流场问题,且具有较高的数值精度.     

Experimental observation of nonlinear traveling waves in turbulent pipe flow

Transition to turbulence in pipe flow is one of the most fundamental and longest-standing problems in fluid dynamics. Stability theory suggests that the flow remains laminar for all flow rates, but in practice pipe flow becomes turbulent even at moderate speeds. This transition drastically affects the transport efficiency of mass, momentum, and heat. On the basis of the recent discovery of unstable traveling waves in computational studies of the Navier-Stokes equations and ideas from dynamical systems theory, a model for the transition process has been suggested. We report experimental observation of these traveling waves in pipe flow, confirming the proposed transition scenario and suggesting that the dynamics associated with these unstable states may indeed capture the nature of fluid turbulence.     

叶片式海流能发电装置的叶片流场仿真

为了解叶片形状对叶片式海流能发电装置流场分布的影响,以上海海洋大学研制的叶片式海流能发电装置为原型,采用FLUENT软件对7种不同形状的叶片进行了流场数值模拟,获得了不同形状叶片的速度云图及压力云图。通过比较分析不同形状叶片的外流场速度分布和压力分布情况可知,不同叶片形状对叶片式海流能发电装置外流场变化发展以及稳定运行具有一定作用。该流场分析结果充分证实了叶片形状的合理设计对实现海流能发电装置的受力情况和改善流场分布具有重要作用,并为后期装置的优化提供了可靠的理论参考依据。     

对称翼型导叶的轴流泵数值模拟

针对农业灌溉中对轴流泵性能的要求,为了更深入的研究该轴流泵的性能特性,研究了NACA0006对称翼型导叶的轴流泵性能,利用计算流体动力学软件Fluent,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法对该轴流泵进行数值模拟。通过对其进行数值计算和对比分析表明,设计工况下的数据值不仅与Fluent软件模拟的数据值相对误差为1.9%,并且应用Fluent软件模拟计算得到泵的性能曲线与性能实验的结果吻合较好,证明了在轴流泵导叶设计中,NACA0006翼型不仅结构简单、适用性良好,而且取得了更高的效率。     

平面COUETTE流动的湍流斑研究

湍流斑是近壁剪切流动中的重要现象,它们的生成和发展与流动转捩和湍流的形成密切相关.采用Navier-Stokes方程直接数值模拟和壁面脉冲模型研究平面Cou-ette流动中湍流斑的生成和演化.高精度高分辨率的三维耦合紧致差分格式被用于数值计算.探讨了平面Couette流动中湍流斑的重要特征,包括高频脉动的形成、雷诺应力的产生、扰动的急剧增长和湍流斑形状的变化,特别是流向涡的复杂演化过程.结果表明层流流动中的湍流斑具有湍流流动中一些基本特征.     

离心泵不同流量工况下的流场模拟对比分析

离心泵是国民经济各部门必不可少的机械设备,其内部流场的流动极为复杂,因此需用高效的数值模拟方法对其进行研究,从而指导实际应用,为泵的改良设计提供可靠依据.现利用商用CFD软件Fluent对IS140-125-400型蜗壳式离心泵进行整机的流场模拟,在动参考系坐标下,用有限体积法对雷诺时均N-S方程进行离散,选用标准的r...