混流式水轮机顶盖磨蚀机理与设计问题

从多泥沙河流混流式水轮机顶盖的磨蚀现象出发，以两相流原理为依据，分析了混流式水轮机顶盖的磨蚀机理，提出了顶盖设计、制造和选型中应当注意的新问题。     

高含沙水流混流式水轮机磨蚀的数值预测与分析

为了研究高含沙水流混流式水轮机的磨蚀规律,应用SST k-ω湍流模型和Tabakoff磨蚀模型对渭河流域魏家堡水电站水轮机内部的多相流动及其磨蚀现象进行了数值模拟,预测了易发生磨蚀的部位并分析了产生磨蚀的原因.通过与电站实际运行后的水轮机磨蚀情况对比,数值模拟结果准确地预测了磨蚀发生的部位和磨蚀程度.数值模拟结果表明:磨蚀主要发生在蜗壳的隔舌、面与面连接的不光滑区域或缝隙等不规则的边界区域以及导叶和叶片的头部端面;壁面附近的流态对磨蚀有重要影响,磨蚀破坏最严重的区域为转轮出口靠近下环的叶片区域,此处的叶片弯曲的曲率较大,形成较高的速度和不稳定流动现象;尾水管中的弯肘段改变了流体的流动方向导致较为严重的磨蚀.研究成果为水轮机磨蚀的预防和抗磨蚀水轮机的优化设计提供了参考.     

浅析过机水流指标与水轮机的磨蚀

在我国大型水电站的巨型水轮机运转过程中,水轮机所受到的磨蚀日益严重以及磨蚀机理极其复杂的情况下。通过采集,统计,分析过机水流指标在水轮机不同磨蚀机理中的影响作用;水轮机的不同磨蚀部位,磨蚀形态以及磨蚀强度随时间的变化规律;现有的主流磨蚀公式存在的优点与不足以及不同磨蚀部位由于磨蚀机理不同而对材料抗磨蚀强度随时间变化进行不同的定义。结果表明,大型水电站的巨型水轮机过机水流指标,磨蚀机理,不同磨蚀部位的形态与抗磨蚀能力的采集统计,为数值模拟重构以及检修机制的转变提供了更加真实可靠的依据。采集,统计,分析影响水轮机磨蚀的各种因素符合更深入地分析水轮机磨蚀机理,数值模拟重构以及检修机制转变的要求。     

贯流混流式水轮机的设计

介绍了贯流混流式水轮机的基本原理、水力性能、水流运动规律及其过流部件的水力设计理论，并根据这些理论进行了转轮的系列开发及实验研究，完善结构设计，推出了3个水头段8个转轮系列的小型机组，可替代中小型水电站应用最广泛的混流式水轮机。     

灯泡混流式水轮机过流通道几何尺

从最佳的水力性能和水流运动规律出发，对灯泡混流式这种新型水轮机的过流通道进行分析研究，优化出了灯泡混流式水轮机过流通道的几何形状及尺寸系列，为这种新型水轮机的产品开发和设计提供了重要资料,同时认为灯泡混流式水轮机的最佳应用水头范围为20～300m。     

混流式水轮机神经网络模型非线性仿真

针对水轮机非线性特性难以准确描述及混流式水轮机调节系统(FTGS)非线性仿真复杂性，利用前馈神经网络强大的非线性逼近能力，建立混流式水轮机神经网络模型(FTNNM)。描述流量和效率特性的FTNNM采用Levenberg—Marquardt算法进行离线训练，收敛速度快、模型精度高。训练后的FTNNM作为一个非线性环节和其他模块构成了在MATALAB的SIMUUNK环境下的非线性仿真系统。该系统实现了各种运行工况的非线性仿真，并能快速、准确地得到系统以及混流式水轮机内部各种参数的变化规律。为混流式水轮机调节系统(FTGS)控制策略的研究提供了一个良好的基础。     

水轮机顶盖取水的应用及分析

根据已有的使用情况，从水轮机顶盖取水作为机组技术供水源存在着一些问题，为此，从止漏环间隙及顶盖取水的水量和水压，顶盖取水管和稳压池的布置，顶盖取水的运行方式及注意事项等方面，探讨了中小型水轮机从顶盖取冷却水的可行性、经济效益及注意事项。     

含泄水孔混流式水轮机间隙流动数值模拟

建立了包括混流式水轮机转轮上冠和顶盖间的空腔、泄水孔以及转轮前密封间隙流道中的水体模型在内的全流道几何模型,通过三维数值模拟,研究了主流道内速度和压力分布以及空腔、泄水孔和密封间隙内的流动特征,揭示了混流式水轮机上部空腔压力与泄漏水量随不同密封间隙尺寸、不同泄水孔直径和数目的变化规律。根据数值模拟结果,最终确定水轮机泄水孔数目为6个,直径为40 mm,间隙宽度为1 mm,该模型额定工况下流量为5 109 m3/h,间隙泄漏水量占机组流量的0.3%,水轮机效率为86.75%,与试验测试结果基本一致,表明所研究的间隙流计算方法可为水轮机泄水孔直径、数目以及密封间隙等细部结构尺寸的权衡确定提供参考依据。     

混流式水轮机尾水管旋涡流的LES

基于N－S方程和大涡模拟（LES）模型，采用贴体坐标和四面体网格系统，用SIMPLE算法求解，对混流式水轮机内部流动进行了三维非定常紊流计算，较准确地预测了一混流式水轮机在各工况下的内部流动，尤其是尾水管和转轮内的旋涡流动。     

大峡水电站水轮机抗磨蚀的应用及分析

为了研究多泥沙河流上轮机的抗磨蚀性能，以采取了抗磨蚀措施，实际运行达9802h的大峡水电站1号水轮机为对象，对其磨蚀情况进行了检查，并对产生的磨蚀原因进行了分析，为今后抗磨蚀性能的改进提供参考。     

多泥沙河流水轮机的磨蚀与防护技

水轮机磨蚀一直是困扰多泥沙河流上水电站安全运行的难题,通过分析泥沙磨蚀的特性,水轮机磨蚀的破坏特征,提出了关于水轮机过流表面防护、减少过机泥沙、机组检修策略与方法等方面的水轮机泥沙磨蚀的防护措施,为我国其他多泥沙河流水轮机的磨蚀防护提供了理论依据,对提高我国水电站的安全运行和经济效益具有重要的意义。     

我国水轮机磨蚀研究及防护、治理

水轮机磨蚀是指水轮机在汽蚀破坏与泥沙磨损的联合作用下的破坏现象，它是长期困扰运行在多泥沙河流上水电站的一个难题。多年来，不少水利水电工程技术人员和科研工作者做了大量的研究工作，从磨蚀产生的机理到防止或减轻其破坏的防护技术、以及磨蚀发生后的事后治理技术都取得了一定的进展。对我国近年来关于磨蚀研究的成果及防护、治理技术进行了归纳和综述，提出了三个方面五个环节减轻或消除磨蚀破坏的基本措施，以及对易发生磨蚀部位采用高抗磨蚀材料进行防护、治理的措施。为水电站设计、运行管理人员提供参考。     

混流式水轮机叶片进出水边外延方

在混流式水轮机叶片改型中，为了改革转轮的单位转速、单位流量及出口环量，经常需要延长叶片进出水边，根据混流式水轮机的特点，研究出一种实用的外延方法，该方法对圆头叶片外延同样实用，经过大量的实际应用，证明该方法简单、实用、有效，获得了一批优秀成果。     

混流式水轮机叶片进出水边外延方法

在混流式水轮机叶片改型中，为了改变转轮的单位转速、单位流量及出口环量，经常需要延长叶片进出水边。根据延长叶片进出水边的基本原理和混流式水轮机的特点，研究出了一种实用的外延方法，该方法对圆头叶片外延同样实用。同时，对改型后的误差进行了分析。岩滩电站的改型试验取得了预期的效果。     

玛河一级水电站水轮机选型

针对新疆石河子玛纳斯河一级水电站泥沙对水轮机的磨蚀相当严重的情况，介绍了该电站水轮机选型过程中抗磨蚀采用的几种方法，在选题设计中除按基本原则选机组参数外，还应考虑降低泥沙磨蚀的途径，即在选型时适当考虑降低机组转速以减少泥沙磨损。     

用于冷却塔的超低比转数混流式水轮机设计

工业冷却塔的循环冷却水出口一般具有一定的富余水头（4~15m）。利用冷却塔的富余水头,开发一种超低比转数混流式水轮机,代替冷却塔中风扇电动机,可以达到节能的目的。结合冷却塔水轮机工作环境特点,进行了超低比转数混流式小水轮机全流道三维非定常数值模拟,重点对超低比转数小水轮机转轮叶片设计与优化。为了尽量减少水轮机尺寸,在结构设计方面提出金属梯形蜗壳和单列环形导叶。通过数值模拟对比分析确定最优性能的水轮机方案进行物模试验。通过物模试验证明设计的超低比转数混流式节能水轮机尺寸满足了冷却塔要求,效率高,性能稳定。     

水轮机过流部件抗磨蚀的新技术

该文针对河北省引水式电站水轮机磨蚀严重问题，应用非金属抗磨材料涂层防护水轮机过流部件效果明显，并推广应用取得了显著经济效益。     

我国水轮机磨蚀研究及防护、治理技术的进展

水轮机磨蚀是指水轮机在汽蚀破坏与泥沙磨损的联合作用下的破坏现象,它是长期困扰运行在多泥沙河流上水电站的一个难题.多年来,不少水利水电工程技术人员和科研工作者做了大量的研究工作,从磨蚀产生的机理到防止或减轻其破坏的防护技术,以及磨蚀发生后的事后治理技术都取得了一定的进展.对我国近年来关于磨蚀研究的成果及防护、治理技术进行了归纳和综述,提出了3个方面5个环节减轻或消除磨蚀破坏的基本措施,以及时易发生磨蚀部位采用高抗磨蚀材料进行防护、治理的措施.为水电站设计、运行管理人员提供参考.     

水轮机导叶磨蚀模型试验研究

针对水轮机过流部件的磨蚀破坏问题设计了模型试验。采用ARC高含量陶瓷涂层材料和金属材料表面纳米化技术进行水轮机导叶浑水冲击模型试验。金属材料表面纳米化和ARC高含量陶瓷涂层相比,前者抗磨蚀的性能较后者更强。高含量陶瓷涂层与母材的粘结牢固,没有出现涂层大块脱落和裂缝现象。试验结果对水电站水轮机的磨蚀防护重要的参考价值。     

中小型水电站水轮机选型与优化的探讨

为了研究影响中小型水电站水轮机优化选型的主要因素，根据中小型水电站的特点及代表水轮机技术特性的各参数之间相互关系，论述了水轮机考虑抗磨蚀和运行稳定性时，其技术经济参数选择和优化的方法、途径，并对信息技术用于水轮机的选型和优化做了初步探讨。