轴流式水轮机三维非定常湍流计算及压力脉动预测

水轮机的稳定性研究是目前工程上大型水轮机组流动分析的重要课题,本文以某水电站的大型轴流转桨式水轮机原型为基础建立计算模型,完成了从蜗壳进口到尾水管出口整个流道的非定常湍流计算,预测了固定导叶进口、转轮后、尾水管进口等多个位置的压力脉动,并利用FFT变换进行分析得到了压力脉动的频率和幅值,探讨了水轮机全流道内压力脉动产生和传播的原理．     

水泵水轮机空载开度压力脉动特性预测

为了解水泵水轮机非同步导叶启动过程空载开度下的压力脉动特性,优化机组的性能提高并网成功几率,采用RNG k-ε模型对水泵水轮机非同步导叶空载点进行模拟,并对内部流场和压力脉动特性进行了分析。结果表明,转轮与活动导叶之间的压力脉动由叶片通过频率央定,尾水管涡带的周期性旋转导致尾水管进口呈现低频压力脉动,压力脉动幅值最大处位于预开启同步导叶与转轮之间。     

水泵水轮机开机过程压力脉动的试验研究

水泵水轮机机组的压力脉动是影响机组稳定性的一个非常重要的因素,而转轮与活动导叶之间的无叶区的压力脉动具有振幅最大、振源复杂的特点。本文通过某抽水蓄能电站的真机的试验数据分析,对机组开机过程中无叶区的压力脉动进行了较为深入的研究,获得了水轮机的开机过程及水泵的开机过程中无叶区的压力脉动的幅值和频谱特性,并对其特点进行了分析。     

轴流式水轮机内部空化流动的数值预测

将一种完整空化模型和一种混合流体两相流模型相结合,应用于轴流式水轮机全流道内定常空化流动的数值模拟。根据模拟结果,分别预测了水轮机在正常和较低尾水位情况下运行时,流道内空化发生的部位和程度,重点考察了尾水位的降低对水轮机空化性能的影响,为水轮机在特定运行工况下的空化性能预测提供参考。     

轴流式模型水轮机压力脉动试验与数值计算预测

本文将利用RNG κ-ε湍流模型对轴流式模型水轮机进行了全流道三维非定常湍流计算,预测模型水轮机的压力脉动性能.同时,本文对轴流式模型水轮机进行了压力脉动试验,通过对模型水轮机压力脉动试验结果与数值计算结果的对比,以验证数值计算预测压力脉动性能的准确性和可行性.     

转轮出流和尾水管入流的动态干涉

为了适应当前水电朝着成本更低、输出更加灵活的趋势发展,混流式水轮机在非设计工况点下运行时各水力部件之间干涉引起的流体动力作用和动态流动现象在水力设计过程中成为非常重要的一环.本文使用CFD技术获取尾水管中压力脉动情况,通过对动态能量分布的比较,陈述了转轮能量高速旋转传播造成的螺旋涡带缩胀变化,对尾水管流动的干涉作用.     

水泵水轮机无叶区压力脉动研究

为了研究水泵水轮机无叶区压力脉动特性,对某一电站水泵水轮机模型进行了试验,得到不同导叶开度下"S"特性及压力脉动特性。同时,利用ANSYS CFX对水泵水轮机19mm活动导叶开度下的不同工况进行了全流道非定常数值模拟,并分析了四种典型工况下水泵水轮机无叶区的压力脉动和内部流动。结果表明:水轮机工况P01,叶片吸力面附近流动分离较弱,无叶区的压力脉动较小;飞逸工况P05,流动分离加剧,形成了明显的旋涡,压力脉动较大;制动区工况P07,发生了明显的旋转失速,且频率为0.7f_n,流动呈现明显的不对称性,各流道的流量相差较大,压力脉动进一步增大;小流量工况P09,旋转失速消失,流动具有明显的对称性,压力脉动较小。该研究可为水泵水轮机的优化设计提供参考。     

应用新型导叶的混流式水轮机DES模拟

应用脱离涡模型(DES),对两种采用了新型三维导叶的混流式模型水轮机进行了模拟.通过与模型试验对比,分析了新型导叶对于模型水轮机的内部流动状态和压力脉动的影响情况.与基于雷诺时均方程(RANS)的RNG k-ε求解结果对比,显示了DES模拟的优越性.结果显示,新型导叶对于降低水轮机压力脉动幅值有明显效果.     

水泵水轮机泵工况小流量区压力脉动预测

为了研究水泵水轮机偏工况下的导叶内部的压力脉动特征,本文比较分析了非定常雷诺平均模拟方法URANS和脱体涡模拟方法DES两种方法预测压力脉动特征的可行性,结果表明,DES可以用来预测压力脉动特征,最后,重点对泵工况Q/QD=0.15工况点的压力脉动的时域和频域特征进行了分析,得到固定导叶和活动导叶内部的压力脉动主要是低频成分,为转轮通过频率的11.27%。此外,固定导叶内部的压力脉动没有受到转轮内部的影响,而活动导叶内部则含有转轮通过频率成分。     

低比转速离心泵压力脉动频谱特性的试验研究

离心泵内部由叶轮-隔舌动静干涉作用诱发的压力脉动是激励离心泵振动噪声的重要因素,对泵的稳定、安全运行有重要影响。为了全面获得离心泵压力脉动特性,本文采用试验手段对一台低比转速离心泵进行压力脉动试验,在蜗壳周向均布20个高频压力脉动传感器对压力信号进行提取。结果表明:离心泵压力频谱呈现典型的离散特征,峰值信号出现在叶频及其高次谐波处,压力频谱中没有出现明显的轴频及其和叶频非线性干涉诱发的峰值信号。不同测量点处压力脉动幅值差异显著,在设计点及大流量工况,叶频处压力脉动幅值极大值点出现在隔舌后端区域范围内,而在隔舌前部区域内,压力脉动幅值较小;且随着角度的增加,叶频处压力脉动幅值呈现递减的趋势,而在小流量工况叶频处压力脉动幅值并没有出现在隔舌后端区域内。流量对叶频处压力脉动幅值影响显著,压力脉动幅值极小值点出现在0.9Q_d附近,而偏离该工况时,压力脉动幅值迅速上升。     

直接空冷凝汽器理论最佳背压的研究

为了更好地提高直接空冷机组系统运行的经济性,本文以直接空冷系统为研究对象,以空冷系统的热力模型为基础,综合考虑汽轮机功率与空冷风机耗功率,从理论上探索研究运行工况下的最佳背压以及有关主要因素对最佳背压影响的基本规律,从而为直接空冷机组的冷端优化和经济运行提供指导.     

1＋1/2对转涡轮高压动叶顶部间隙流场数值研究

本文对1 1/2对转涡轮中高压动叶顶部间隙中的流动进行了详细的数值研究.通过分析沿弦向不同位置截面上的相对马赫数、速度矢量及静压等的分布,研究了高压动叶间隙及附近的波系及涡系分布.由于1 1/2对转涡轮高压动叶为缩放型流道,其间隙中出现了明显的超音流动,这与普通涡轮间隙中的流动存在明显不同.     

小型轴流式管路液力涡轮的试验研究

为获得小型管路液力涡轮的水力模型和工作特性,对不同参数下液力涡轮的水力性能进行了试验研究,分析了涡轮输出转速及扭矩的变化特性及影响因素,主要探讨了通过涡轮的流体流量、压力以及叶片安装角对涡轮水力性能的影响.多种工况的试验结果表明,液体流量是影响涡轮输出性能的主要动力参数,可以通过流量的变化调节涡轮的输出转速和输出扭矩;叶片安装角对涡轮工作效率的影响较大,不同安装角度涡轮的设计转速要与其最高效率点相对应.     

Experimental study of pressure pulsations in the flow duct of a medium-size model hydroelectric generator with Francis turbine

In the present study, we report on the results of an experimental study of pressure pulsations in the flow duct of a medium-scale hydrodynamic bench with Francis turbine. In various regimes, integral and pulsation characteristics of the turbine were measured. With the help of high-speed filming, the structure of the flow behind the turbine runner was analyzed, and the influence of this structure on the intensity and frequency of pressure pulsations in the flow duct was demonstrated.     

整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环的性能分析

IGHAT循环把新颖的HAT循环和先进的燃煤技术结合起来,是一种高效率、低污染和低比投资费用的燃煤发电技术,正待人们进一步去研究和开发,它也将为降低IGCC的比投资费用和发电成本提供一条新的途径[1,2]。本文主要分析了IGHAT循环的性能,研究了主要参数透平前温、压比和湿空气相对湿度对系统效率和比功的影响。     

在大转角透平叶栅中叶片反弯曲对通道涡及静压场的影响

本文采用微型球头五孔探针对低展弦比大转角透平直叶片栅和反弯曲叶片栅栅内外流场进行了详尽测量,并开设静压孔测取了叶栅端壁和叶片表面的静压分布。根据实验结果,作者全面分析了叶片反弯曲对通道涡及静压场的影响,并明确提出：在大转角透平叶栅中,叶片反弯曲后,由叶片力在吸力面前部产生的沿叶高方向的反“Ｃ”型静压分布是控制通道涡减弱的关键,这也是叶片反弯曲作用的本质所在。     

开缝式风力机静态失速特性的研究

本文通过数值模拟的方法,研究了三种开缝方案对风力机静态失速特性的影响,模拟结果表明,开缝式风力机静态失速特性较为平坦,风力机开缝对静态失速进行控制的方法是可行的,由下风面到上风面开缝的方案在多冲角工况下有较好的静态失速特性.开缝结构的吸气口具有堵塞效应,排气口的排气会明显干涉来流的流动,因此开缝方向和开缝口处的形状对开缝效果的影响显著.     

1+1/2对转涡轮低压动叶激波结构的研究

本文对1 1／2对转涡轮低压动叶中激波结构等进行了详细的数值模拟．通过对流道中静压和马赫数等参数的分析发现,当高压动叶外伸波扫过低压动叶流道时,低压动叶前缘吸力面处产生了一道脱体弧形激波,流道中吸力面上产生了一道正激波,在脱体激波和正激波之间,存在着较强的膨胀波,这种分布与跨音压气机叶栅中的波系结构相似．当高压动叶尾迹扫过低压动叶时,低压动叶吸力面的压力会产生明显的波动,出现一个随时间变化的低压区．