叶片安放角对微型轴流式水轮机性能的影响

为探究叶片安放角对微型轴流式水轮机水力性能的影响,以一比转数为548的微型轴流式水轮机为研究对象,在不改变其他几何参数的前提下,仅偏置转轮叶片各翼型剖面,得到7个不同叶片安放角的转轮;在试验验证的基础上,通过全流场数值计算,分析了改变叶片安放角对微型轴流式水轮机水力性能的影响.结果表明：随着叶片安放角的减小,在相同流量下水轮机的水头与出力均增大,高效率区域向小流量区域偏移,水轮机可高效运转的范围有一定程度的增大;随着叶片安放角的增大,水轮机的水头与出力减小,高效率区域向大流量区域偏移.适当减小叶片安放角的水轮机能在较大水头(流量)变化范围内维持较好的性能.其中,安放角为-4°的水轮机最高效率达到82.13%,高效率区的范围最大.该研究可为微型轴流式水轮机转轮的设计提供一定参考.     

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。     

混流式水轮机水力振动及补气减振研究

基于VOF气液两相流模型,研究了不同补气方式对大桥水电站混流式水轮机的减振效果。为较好地模拟补气过程,以整台水轮机为研究对象,包括蜗壳、座环、活动导叶、转轮、尾水管等,对其进行了三维数值模拟,得到了水轮机过流部件压力分布、速度分布、尾水管补气流态,以及压力脉动特性。计算结果表明,补气能有效减小尾水管中的负压值和压力脉动幅值,且大轴补气的效果优于短管补气,但补气对消除转轮叶片气蚀的作用不明显。     

导叶开度对混流式水轮机转轮叶片表面空化性能的影响

由于在一些中小型水电站中,其水轮发电机组的转轮叶片表面常常会发生空化现象,较大程度地影响了机组的安全可靠运行。从某水电站的转轮叶片空化问题出发,首先对该混流式水轮机进行三维建模,然后进行全流道数值模拟,分别对不同导叶开度下转轮叶片表面压力、空泡体积分布规律进行分析。研究发现:随着水头的增加,吸力面低压区面积进一步扩大。特别是40%开度时叶片吸力面低压区面积增大最多,且随着水头的继续增加,低压区有向叶片中部移动的趋势;同时在40%开度下叶片表面空化受水头影响较大,而在100%开度下叶片表面空化受水头影响并不大,但随着导叶开度的增大,叶片表面越容易发生空化,特别是叶片吸力面出水边靠近下环处空化更明显。研究结果可为该水轮发电机组的安全稳定运行提供理论参考依据。     

溪洛渡水电站巨型混流式水轮机水力开发

针对溪洛渡水电站机组具有水头高、变幅大和单机容量为770 MW的巨型混流式水轮机水力开发的特殊问题展开研究.从水力稳定性控制的角度,讨论了水轮机水力开发条件,论证了额定转速、单位流量、单位转速、设计水头等4项关键水力参数和导叶相对高度、进出口转轮直径之比等2项关键几何参数的选择原则与匹配关系.并通过研究对比不同水力初设方案,分析不同设计参数可能引发的水力稳定性问题,结果表明:在巨型混流式机组的设计过程中应该选择较低的水力参数进行设计.研究结果显示,通过提高设计水头的水力优化措施既使得转轮叶片进水边背面初生空化远离了水轮机的运行范围,又改善了水轮机高水头部分负荷运行区转轮内的流道旋涡特性.最后根据模型验收试验证明了所采用的水力设计方法具有实际工程应用价值.     

轴向间距对贯流式水轮机水力性能的影响

为了寻找贯流式水轮机中导叶与转轮轴向间距的合理取值,在保证其结构紧凑性的同时,获得良好的水力性能,在其他主要参数不变的情况下,通过试验与数值计算相结合的方法,分别对导叶与转轮之间轴向间距s值为30, 40, 50, 60和70 mm 的微贯流式水轮机模型进行全流场数值计算,研究轴向间距对贯流式水轮机水力性能的影响.结果表明:水轮机的水头随着轴向间距的增大而增加,水轮机的轴功率随着轴向间距的增大呈现先上升后稳定的趋势;综合各流量条件,水轮机通常在适中的轴向间距下取得较高的效率,该模型在s=40 mm时效率达到最高.选择适中的轴向间距可以改善转轮叶片表面压力分布和流态;过大的轴向间距会导致转轮进口发生负撞击,出现脱流现象;转轮出口的湍动能随着轴向间距的扩大而减小.在最优工况下,轴向间距从30 mm扩大至70 mm的过程中,转轮内部的水力损失逐渐增加,增加幅度达到15.6%,而出水管中的水力损失则减小了19.7%,总水力损失呈增加趋势.综合考虑,选用s=40 mm 作为最终方案.     

混流式水轮机振动研究

该文根据混流式水轮机水力振动原因,针对止漏环间隙不均匀、尾水管涡带引起的压力脉动进行分析研究.说明混流式水轮机振动的原因主要是由自激振动和低负荷下尾水管涡带引起,并提出减少振动的措施应从消除不均匀的止漏环间隙和尾水管涡带等方面综合考虑.     

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。     

基于fluent的混流式水轮机稳定性分析

基于水力发电机组增容改造的要求,创建混流式水轮机三维几何模型,并基于CFD方法,对小流量、额定流量和新设计流量三种工况以及相对应的三种导叶开度,进行水轮机全流道数值仿真,结果表明现有机组可以满足新设计流量要求,但是在偏离工况下有脱流现象。     

导叶开度对混流式水轮机转轮应力应变的影响

为了研究混流式水轮机转轮应力及变形情况,基于单向流固耦合理论,利用Workbench平台对其进行数值模拟.在模拟过程中首先利用ANSYS CFX软件,采用标准k-ε湍流模型对水轮机三维流态进行计算,其次通过Static Structural将流场水压力传递到转轮表面,进而进行耦合计算并得到了转轮应力和变形分布规律,最后通过试验结果对数值计算结果进行验证.研究表明:在100%开度下,从最低水头到额定水头、从额定水头到最高水头,转轮最大主应力与等效应力分别增大了9.8%,15.9%.另外在不同导叶开度下,水轮机转轮叶片瞬态较大变形、最大主应力以及最大等效应力均主要集中在叶片出水边与泄水锥交界处和叶片出水边靠近下环处,且随着导叶开度增大这些值均逐渐增大,特别在叶片出水边靠近下环处,由于该位置较薄,且在交变应力的反复作用下,该位置易发生疲劳破坏,因此更易出现裂纹和断裂.     

基于可编程控制器的水轮机调速器

提出了一种基于可编程控制器的水轮机调速器，它实现了用可编程控制器模块进行频率测量，具有测频精度高、调节速度快、可靠性高、人机接口简单等优点。电站试验及运行表明，该调速器具有良好的动静态特性，应用前景广阔。     

一种新型水轮机的研究与设计

介绍了一种新型水轮机及其设计理论。这种水轮机集现代应用最广泛的Ｆｒａｎｃｉｓ式水轮机和贯流式水轮机的优点于一体,具有独特的理论依据,结构紧凑,体积小、质量轻、成本低,便于运输、安装和维修,运行稳定,具有良好的水力、空蚀性能。     

卷盘式喷灌机用斜击式和切击式水涡轮外特性试验与对比分析

【目的】了解斜击式和切击式卷盘式喷灌机水涡轮的外特性。【方法】构建了水涡轮外特性试验装置,测试了一定转速下2种型式水涡轮的流量、进出口水压力、扭矩、转速等外特性数据,获得了2种型式水涡轮流量-水头、流量-轴功率和流量-效率特性曲线以及一定水头下2种型式水涡轮的转速特性,即转速-效率、转速-功率曲线。【结果】斜击式水涡轮的最优运行转速在300 r/min左右,最高效率仅为13.8%,而切击式水涡轮的最优运行转速在600 r/min左右,效率为33.7%。在2种型式水涡轮效率最高时,切击式水涡轮的轴功率增加了34.3%,运行流量减少了约29.7%,效率提高了19.9%。【结论】切击式水涡轮总体性能高于斜击式水涡轮。     

水轮机PLC调速器测频环节的新实现

在分析水轮发电机测频现状的基础上，讨论了基于高速计数模块（ＶＨＳＣ）的新型测频环节，并与常规测频环节进行了比较，得出新型测领环节较前者优越的结论。     

卷盘式喷灌机水涡轮性能测试系统研究

为了测试卷盘式喷灌机水涡轮的水力性能,设计了基于MSP430F169单片机的测试系统。该系统分为水力参数测量模块、输出轴参数测量模块和制动器控制模块。其中,水力参数包括入口压力、出口压力和流量;输出轴参数包括转速、扭矩和轴功率;制动器控制模块控制磁粉制动器的输出扭矩。设计并研制了各个模块的软硬件,实现了对水力参数和输出轴参数的实时采集和显示。通过调节阀门和制动器输出扭矩,得到了在不同转速下水涡轮的性能参数,并对实验数据进行了误差分析。结果表明,该系统能对测试参数进行同步采集,测试精度较高,得到的试验数据为水涡轮的优化设计提供了依据。     

BP和RBF神经网络在水轮机非线性特性拟合中的应用比较

利用神经网络对水轮机综合特性曲线进行数据处理和延伸,不必建立具体的函数关系表达式,就可对已知的离散数据进行拟合。并且还可以结合边界约束条件对未知区域内的数据进行预测,从而提高了水轮机综合特性曲线数据处理的工作效率和数据精度。分别介绍了用BP神经网络和RBF神经网络对水轮机综合特性曲线数据处理和延伸的方法。并采用一机组的样本数据进行训练,比较2种方法的训练结果得出结论。     

斜轴式液压变压器效率特性分析

建立了斜轴式液压变压器的排量模型、流量模型、转矩模型和效率模型;在此基础上,绘制了液压变压器的等效率曲线图,揭示了斜轴式液压变压器的效率特性.理论分析与试验结果表明:斜轴式液压变压器在正常工作情况下理论总效率可达到70%左右,而且高效区的范围较宽;液压变压器的总效率随着负载口实际流量或缸体转速的增加有先增大后减小的变化趋势,随着负载口压力或配流盘转角的增加也呈先增大后减小的变化趋势.     

水轮发电机组主轴系统的水流激励特性

以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,应用有限单元法建立包含电磁参数、结构参数和水力参数的混流式水轮发电机组主轴系统全局耦合动力学模型.在此动力学模型基础上,针对水轮发电机组主轴系统转轮处存在横振和扭振的情形,推导通过转轮叶片这一中间传递元件作用在混流式水轮发电机组主轴系统上的水流激励,揭示混流式水轮发电机组主轴系统的振动特性与水流激励之间的内在关系.结果表明：水流激励通过转轮叶片这一中间传递元件作用在主轴系统上,是造成水轮机主轴系统激烈振动的主要原因之一;水流激励不仅与转轮内复杂压力脉动及主轴系统的结构参数有关,而且还与主轴系统的振动特性有关;水流激励和主轴系统的振动相互作用、相互影响,从而使混流式水轮发电机组主轴系统产生流固耦合振动现象.最后通过实例讨论水流激励对混流式水轮发电机组主轴系统动态特性的影响.     

汽车动力总成液压悬置元件特性研究

液压悬置具有低频大阻尼、高刚度等特点，可以有效隔离和衰减发动机的怠速振动，降低车内噪声，提高乘坐舒适性。为此，应用流体一结构耦合理论的方法建立了某车动力总成悬置系统的动力学分析模型，并运用Adams软件对其动特性进行了仿真。仿真结果与已知实验数据基本吻合，从而证明了该模型建立的正确性。     

轴流定桨式水轮机抬机事故分析及防止措施

对小型水电站轴流定桨式水轮发电机组的抬机现象进行了分类，从理论上分析了造成抬机现象的原因，并结合试验研究和现场处理经验，提出了防止抬机事故的几项措施。