混流式水轮机全流道三维非定常湍

基于大涡模拟动态亚格子湍流模型和三维时均N-S方程,应用非结构网格的滑移网格技术,进行了混流式水轮机全流道动静干扰的三维非定常湍流计算。捕捉到了水轮机各过流部件内的流场随时间的变化情况。计算结果表明水轮机中的水流处于复杂的湍流运动状态,随着时间的推移,水轮机内部湍流运动变化剧烈,得到的计算结果更接近实际流场的分布。     

混流式水轮机全流道三维非定常湍流场的动态大涡模拟

基于大涡模拟动态亚格子湍流模型和三维时均N-S方程,应用非结构网格的滑移网格技术,进行了混流式水轮机全流道动静干扰的三维非定常湍流计算.捕捉到了水轮机各过流部件内的流场随时间的变化情况.计算结果表明水轮机中的水流处于复杂的湍流运动状态,随着时间的推移,水轮机内部湍流运动变化剧烈,得到的计算结果更接近实际流场的分布.     

混流式水轮机全流道三维流场数值

基于Realizable 双方程湍流模型和三维时均N—S方程,进行了混流式水轮机全流道的三维定常湍流计算。捕捉到了水轮机各过流部件内的流场和尾水管内的涡旋结构等流动信息。结果表明,水轮机的全流道CFD分析能够较为准确地预测出水轮机过流部件内的性能参数及内部流场结构,所得到的结果对进行水轮机的水力设计或改型优化设计等研究具有重要的指导意义。     

混流式水轮机低负荷运行非定常特性研究

水轮机长期运行在低负荷区域,会导致水电机组出现振动大,水流流态不良等情况,继而导致转轮叶片出现裂纹、机组发生汽蚀。为了探究机组内部不同部位的流动特性以及压力脉动特性,对某电站混流式水力发电机组进行三维建模,基于雷诺时均N-S方程,采用标准SST k-ω湍流模型,对额定工况以及低负荷工况（45%额定工况）进行定常和非定常求解计算。结果表明：低负荷工况下,导叶内流体的流动情况较差,主要是因为导叶开度的变化使水流不能够充分进入到转轮中,转轮上冠附近压力变化较乱,没有按规律减小,能量转换情况差,从而导致效率降低。由压力脉动结果可知：活动导叶处的最大振幅为固定导叶处最大振幅的3倍以上,说明越靠近转轮处,动静干涉的作用越明显;转轮内的最大振幅为导叶处最大振幅的数倍;低负荷工况下的压力脉动振幅大多时候比额定工况下的最大振幅高很多,说明低负荷工况下的稳定性较差。本文的结果为混流式水轮机组低负荷安全运行范围设定提供一定的理论基础。     

混流式水泵水轮机驼峰区压力脉动特性

为了研究混流式水泵水轮机在峰区内部流动的压力脉动特性,以某抽水蓄能电站模型水泵水轮机为研究对象,对模型机组进行了全流道非定常数值计算.结合试验数据,分析了泵工况下驼峰区流道内不同位置处压力脉动特征和流态特征,讨论了流量变化对机组压力脉动特性的影响.结果表明:驼峰区工况下,蜗壳出口的压力脉动主要受到其内部流动特性的影响,同时受到上游双列叶栅作用的影响,在驼峰区极小值工况点处其压力时域变化周期性被扰动;导叶后转轮前的压力脉动主频为低频,第2主频为9倍转频和18倍转频,压力脉动幅值随着流量减小而增大;锥管内压力脉动都属于低频压力脉动,在驼峰区极小值工况点处,锥管上游压力脉动受下游转轮-尾水管动静干涉作用影响较大,出现了高频成份的压力脉动.     

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.     

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。     

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。     

带分流叶片混流式水泵非定常流动特性研究

为研究在流固耦合作用下分流叶片对混流式水泵的性能影响,以某型号的大流量混流式水泵作为研究对象,采用双向流固耦合方法和动网格变形技术对有/无分流叶片混流泵进行流场和结构场计算。对比分析了有/无分流叶片对混流泵非定常流动特性和动力学特性的影响。研究发现,分流叶片的添加使得动静干涉产生的压力脉动幅值的最大值大幅降低,但减小了脉动衰减的速度。有/无分流叶片对轴向力平均值影响不大,但考虑流固耦合效应时轴向力有所减小并有波动产生。分流叶片的添加可以降低应力以及形变的波动幅值。叶片最大应力区主要集中于靠近叶轮轮毂及轮缘处,分流叶片的添加使得叶片最大应力减小,且改善了应力变化梯度,使得应力分布更加均匀。分流叶片的添加也使得叶片形变在圆周方向更加均匀,改善了形变分布的偏心问题。研究结果可以为混流泵叶片的优化设计提供相应参考。     

长短叶片混流式水轮机内部流动数值预测

为研究长短叶片混流式水轮机的内部流动特性,基于CFX软件平台,运用N-S方程和SST湍流模型,对HLA542-LJ-130长短叶片水轮机全流道典型小流量工况进行三维湍流计算,得到了水轮机各过流部件内流场的流动信息.计算结果表明,从固定导叶到活动导叶出口,速度矢量随压力降低而均匀增大,而且压力和速度分布在圆周方向的周向性较好,从叶片进水边到出水边,长短叶片压力变化为均匀减小,压力分布比较合理,叶片工作面表面没有明显的回流和二次流,流线分布较为流畅,尾水管进口压力、速度分布基本对称,压力沿径向分布比较均匀,尾水管肘管之前有与转轮旋转方向相同的涡带,涡带在尾水管中发展至尾端,但没有明显的偏心,在扩散段内逐渐减弱.研究结果对高水头水电站的水轮机选择和设计具有重要的指导意义.     

混流式输卤泵内部湍流场的研究

运用流场计算商用软件FLuENT5．5,模拟了清水状态下混流式叶轮内部的三维湍流场;采用五孔圆球流体动力探针对叶轮及导叶进出口流场进行了测量,给出速度和压力分布图。同时,结合数值计算与实验测量结果,对各部位流场进行了初步的理论分析。通过研究与分析,提出具有直锥形吸水室的混流泵的叶轮进口处存在速度环量、叶轮进口处水流方向基本为轴向且分布不均匀等新的观点,为今后输送卤水状态下的泵内部流场研究工作提供参考。     

渠道非恒定流过渡时间影响研究

采用特征线法,模拟了不同渠道长度、闸门调控时间、流量变化率及运行方式下渠道水流过渡过程,并分析了其对水流过渡时间的影响。结果表明,渠道运行方式对水流过渡时间影响较小。渠长、调控时间、流量变化率为影响过渡时间的敏感因素。渠道越长,闸门调控时间越长,流量变化率越小,水流过渡时间就越短,水位流量波动越小,水流过渡越平缓。     

电站非恒定流对长尾水渠通航的影

安谷电站厂房尾水和船舶通航共用一长约10km的尾水渠,电站增甩负荷产生的非恒定流是影响船舶通航的一个重要因素。利用物理模型对电站非恒定引起的长尾水渠水位和流速过程线进行实时测量,总结了非恒定流引起的最大水位变率,最大流速及相应比降以及最大比降及相应流速,并计算了最不利工况下船舶有效推力和航行阻力。研究表明：电站增甩负荷幅度较小时,船舶可以正常航行于长尾水渠中。     

混流泵叶轮流场计算与性能试验

综合应用速度系数法和相似换算法设计了混流泵叶轮,在Pro/E平台上采用双三次Bezier曲面实现扭曲叶片造型,运用Gambit软件为叶轮内流道划分网格和定义边界;基于雷诺时均方程、标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,采用Fluent软件模拟了设计工况下的叶轮内部三维流场,得到了流速分布和压力分布图,并分析了它们的分布规律;在清水试验台上进行了性能测试,结果表明所设计的混流泵满足设计要求.     

导叶式混流泵内部非定常流动特性数值模拟

为了研究不同流量工况对导叶式混流泵内部非定常流动特性的影响,基于ANSYS CFX软件并采用标准k-ε两方程模型对混流泵的外特性进行了数值预测,分析了流量工况对混流泵内压力分布、流线分布和湍动能的影响,探讨了不同流量工况下不同监测点的压力脉动时域和频域响应。研究结果表明,数值计算的外特性结果与试验测量结果趋势基本一致,最优工况点数值预测与试验测量的扬程和效率误差分别为3.29%和0.27%,数值计算的准确度较高。小流量工况下,叶片工作面与背面之间存在着较大的压力梯度,形成的轮缘泄漏流对主流产生较大干扰,同时受到动静干涉的影响,在叶轮出口和导叶流道内造成较大的能量损失和湍动能耗散;随着流量增加,轮缘泄漏流逐渐减少,动静干涉效应相对减弱,流场流动趋于平稳。不同流量工况下,各监测点压力脉动呈明显的周期性变化,一个旋转周期内压力脉动曲线有4个波峰和4个波谷,叶片通过频率始终占主导作用;流量对叶轮进口处和导叶中间处的压力脉动影响最明显,小流量工况下压力脉动系数的幅值变化最大;随着流量的增大,压力脉动频域幅值随之减小。本研究可为扩大混流泵的运行范围以及混流泵叶轮和导叶的优化设计提供参考依据。     

气膜冷却孔对涡轮发动机非定常流动的影响

为了研究气膜冷却孔对涡轮发动机非定常流动的影响,将发动机工作区比作平板,采用Realizable k-ε紊流模型,在SIMPLE算法基础上,利用有限体积法对控制方程进行离散。针对不开槽姊妹孔、开槽圆柱孔以及开槽姊妹孔3种不同气膜孔型模拟了随时刻变化的过程。结果表明:开槽姊妹孔由于主射流掺混比不开槽姊妹孔剧烈,因此冷却效率比不开槽姊妹孔高;开槽圆柱孔的反向涡旋对比开槽姊妹孔大,所以开槽圆柱孔对壁面的冷却效果比开槽姊妹孔的好。     

高比转速斜流泵内部三维湍流场数值模拟的研究

利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,简称CFD)商用软件FLUENT中的标准湍流模型及其标准的SIMPLE算法,对比转速为800的斜流泵在3个典型工况下的内部三维湍流流动进行数值模拟.通过分析该斜流泵内部流动的速度、压力分布,揭示了其内部流动的主要特征;同时,分析了流场中冲击、二次回流等流动现象,为改进高比转速斜流泵的水力性能提供了直观的物理信息.