尾水管涡带引起的不稳定流动计算与分析

尾水管内涡带引起的不稳定流关系到水电站机组的安全。针对一个混流式水轮机的典型部分负荷工况,采用PISO(pressure-implicitwithsplittingofoperators)方法,计算了尾水管内部由于涡带引起的不稳定流场,预测了涡带脉动频率以及尾水管各断面上压力脉动。结果表明,涡带压力脉动频率约为转频的1/3,与实际观察到的脉动频率相符。在此基础上,分析了尾水管直锥段、弯肘段和扩散段内的压力脉动特征以及尾水管内压力脉动对转轮内压力的影响。     

松辽盆地北部泉三、四段异常高孔隙带预测

松辽盆地北部泉三、四段发育3个异常高孔隙带,主要由有机酸溶蚀储层形成。为预测次生孔隙发育带的横向展布,应用成岩作用数值模拟技术,对松辽盆地北部泉三、四段成岩阶段和成岩相的展布进行研究,探讨影响次生孔隙发育的地质因素并对异常高孔隙带进行预测。结果表明:次生孔隙发育的储层主要形成于曲流河、三角洲平原和三角洲前缘砂体,目前处于中成岩阶段A1亚期,发育中期溶蚀成岩相;从盆地边部到中心,早期压实相、早期胶结相、早期溶蚀相、中期溶蚀相、晚期溶蚀相和晚期胶结相呈环带状展布,在纵向上相邻的成岩相,在横向上也相邻,可称之为"成岩相律";泉三段Sq3异常高孔隙带主要分布在中央坳陷周围的边缘地区。     

轴流转浆式水轮机桨叶的动应力特性

通过对轴流式水轮机全流道内流场进行13个稳定运行工况的非定常流场计算,得到不同工况下转轮桨叶表面非定常水压力载荷,并利用顺序流固耦合方法对桨叶在各种工况下的动应力特性进行计算分析。结果表明:在下游水位下降、机组水头升高时,机组在小功率工况下水力稳定性变差;同时表明机组长期在高水头小功率条件下运行时,由于水压力脉动引起的较大动应力是造成桨叶微裂纹的主要原因。计算结果可为水轮机其他零部件的应力特性及疲劳裂纹分析提供参考。     

Dynamic Stresses in a Francis Turbine Runner Based on Fluid-Structure Interaction Analysis

Fatigue and cracks have occurred in many large hydraulic turbines after they were put into production. The cracks are thought to be due to dynamic stresses in the runner caused by hydraulic forces. Computational fluid dynamics （CFD） simulations that included the spiral case, stay vane, guide vane, runner vane, and draft tube were run at various operating points to analyze the pressure distribution on the runner surface and the stress characteristics in the runner due to the fluid-structure interactions （FSI）. The dynamic stresses in the Francis turbine runner at the most dangerous operating point were then analyzed. The results show that the dynamic stresses caused by the hydraulic forces during off-design operating points are one of the main reasons for the fatigue and cracks in the runner blade. The results can be used to optimize the runner and to analyze other critical components in the hydraulic turbine.     

东营凹陷永北地区沙四上亚段砂砾岩储层构型特征及分布样式

东营凹陷永北地区砂砾岩油藏储量丰富,然而由于储层非均质性强、沉积期次划分和砂体分布样式研究不够精细,影响了该区油藏评价与开发.综合运用岩心、测录井、地震等方法,建立研究区沙四上亚段砂砾岩储层构型的分级方案,总结了构型单元类型及其特征,井震综合刻画了4～5级构型单元的空间分布样式.其中8砂组主要发育近岸水下扇舌状体构型单元,辫状沟道砂砾岩整体呈退积式交错叠置分布;7砂组主要发育扇三角洲朵叶体,水下分流河道呈进积式冲刷切割与叠置分布.研究成果可为同类型地区的油藏评价与开发生产提供重要指导.     

用相场方法模拟纯物质在过冷状态下的二维枝晶生长

通过相场理论建立了纯物质镍在过冷溶液中枝晶生长的相场模型．把相场方程和温度场方程进行耦合，建立了相对应的相场模型．该模型以熵增加函数为基础，通过熵增加函数推导出热力学一致性的相场控制方程．利用上述的模型和方法在计算机上编制二维组织凝固模拟程序得出结论：网格精度影响模拟过程的精确度；各向异性强度影响枝晶尖端生长速度。     

Heusler合金Sc_2VZ(Z=C,Si,Ge,Sn,Pb)半金属铁磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理的投影缀加波方法 (PAW),结合广义梯度近似(GGA),系统研究了Hg2CuTi型Heusler合金Sc2VZ(Z=C,Si,Ge,Sn,Pb)的电子结构和磁性.研究发现Heusler合金Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)在平衡晶格常数下表现出半金属铁磁性,其自旋向上态中的带隙宽度分别为0.345,0.354,0.387和0.173eV.计算得到Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)的总自旋磁矩均为整数(3.00μB),符合Slater-Pauling规则.分析能带与态密度发现,半金属带隙的产生主要是由于Sc和V原子d态电子之间强烈的杂化作用所致.同时计算结果也表明,在一定程度的晶格常数变化范围内,Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)合金仍能保持其半金属性质.     

大型斜轴伸泵站近零扬程流场仿真

为了分析零扬程工况水泵的内部流态、流动损失、非定常特性以及在此工况下机组运行的可行性,利用计算流体动力学技术对太浦河泵站原型机组近零扬程工况进行了定常和非定常流动特性仿真计算。通过实测验证,近零扬程工况下机组运行是稳定的。仿真计算结果与实验结果基本一致,说明所采用的定常、非定常流场理论的计算方法和水压力脉动理论的分析方法是正确的。详细分析大型泵站在近零扬程工况下的运行情况有助于更全面地把握大型泵站的运行性能及稳定运行区域。     

贯流式水轮机桨叶涡动力学优化设计

为了优化贯流式水轮机桨叶的叶型,引入边界涡量动力学理论。对初始设计的导叶和桨叶叶型进行全流道三维湍流模拟,分析了桨叶表面上边界涡量流分布状态,找到了局部流动不良的部位。通过调整设计中给定的速度矩分布规律,对桨叶叶型进行优化。叶型改进后,桨叶轮毂附近和进口边附近边界涡量流分布明显改善,转轮效率提高。计算表明:桨叶表面上边界涡量流分布状态更有效地反映了转轮的流动性能,能够为叶型优化提供可靠的依据。     

水电站机组的类转频强水压脉动

国内外很多水电站的机组测试中都发现低负荷区存在接近转频的强压力脉动带,机组在该区域运行时往往脉动强度严重超标.该文依据多个工程的原型观测数据,对这种类转频强水压脉动现象进行深入探讨.分析此类现象所具有的特征及其相关影响因素,并应用计算流体动力学模拟,发现在强水压脉动发生时尾水管内的水体存在回流,其脉动的传播及发展与引水系统自身长度密切相关,建议在今后的电站设计与运行中加以考虑,使机组产生的振源频率尽可能避开引水系统内水体的自振频率.