导叶关闭规律对大小机组水电站同时甩负荷工况的影响分析

针对两台大机组、两台小机组联合布置的一洞四机的水电站,基于特征线法,建立系统的过渡过程模型,模拟系统甩负荷工况,研究分析一段直线关闭规律及两段折线关闭规律对过渡过程的影响。结果表明:一段直线关闭规律时间越长、两段折线关闭第一段关闭时间越长、折点开度越大以及第二段关闭时间越长时,蜗壳最大压力越小,机组最大转速上升率越大;增加转动惯量有利于改善过渡过程参数,可通过调整大(小)机组的转动惯量使大小机组过渡过程极值接近。

类贯流式水轮机水力设计与数值模拟

针对某工程实例水头变化大,生态流量小的问题,应用流体机械设计理论和计算流体动力学(CFD)数值模拟计算方法,设计了一种适用于低水头的变速类贯流式水轮机,基于RNGκ-ε湍流模型,对该水轮机全流道进行三维定常数值模拟,得到了各部件流场的压力、速度和速度矢量变化规律,发现内部流态良好,水力损失均较小,机组效率高达94.71%,符合设计要求。采用变转速运行,能够适应较宽的水头变化,在偏离设计工况运行时,效率依然能维持在94%以上,具有很高的工程应用价值。

水轮机转轮内部三维粘性流动计算与性能预测

本文在三维时均N—S方程基础上 ,采用贴体坐标下的有限体积法和k -ε模型 ,对混流式转轮内部四个典型工况的三维紊流流动进行了数值模拟 ,获得了合理的流速和压力分布 ,在此基础上计算了各个工况下的转轮的水力效率并与试验结果进行了比较 ,取得了一致的结果 .开发的计算软件可进行水轮机转轮的水力设计 。

水轮机转轮固液两相三维紊流计算及磨损预估

本文在两流体模型的基础上 ,使用贴体坐标的有限体积法 ,利用有科氏力修正的κ -ε -Ap两相流紊流模型建立了水轮机转轮内部的三维泥沙固液两相紊流计算模型。模型中求解了考虑压力对固粒相影响的时均Reynolds动量方程 ,并利用泥沙相的速度和浓度分布 ,数值计算了转轮的泥沙磨损。为了验证模型的可行性 ,用该模型计算了刘家峡HL0 0 1- 2 5模型水轮机转轮内部的三维泥沙固液两相紊流流动 。

用大涡模拟方法计算尾水管内非定常周期性湍流

本文运用大涡模拟 -双方程模型进行尾水管内部非定常周期性湍流计算 .而且本文对尾水管复杂计算域的网格划分 ,提出一种更加合理的多块结构网格 .计算结果用波形显示了尾水涡带和压力脉动的主要性质和运动特征 .

轴流转桨式水轮机空化振动监测的试验研究

为满足电厂水轮机空化监测的需要,本文采用自行设计的空化监测系统对葛洲坝电厂某轴流转桨式水轮机组的现场空化特性进行了试验,通过数据采集和信号分析对多个工况下的水轮机空化信号特征进行了研究。试验中采用4个1-20kHz的高频振动加速度传感器,对水轮机四个不同位置的空化信号进行同时采集。试验表明在同一工作水头,多个工况下,水轮机的空化振动能量主要在2kHz以上,空化振动强度随着机组出力的增加而增大,在水轮机导叶轴和支持盖上所监测到的空化信号特征较尾水管处明显;同时也发现在该试验水头下115MW出力的空化振动能量较110MW和130MW小,是一个理想的工作点。这些结论对电厂的水轮机经济运行具有实际指导意义。

青铜峡与八盘峡水电站水中泥沙含量对空化压力的影响

本文对黄河上游青铜峡、八盘峡水电站引用水中含沙量对水空化压力特性的影响进行了专项研究;实测了不同浓度含沙水样的初生空化与临界空化压力值。实测结果表明,随着含沙量的增大,初生空化与临界空化压力值均有所提高,且接近线性关系。此成果为黄河上游的水电站水轮机和水泵站的水泵合理确定安装高程提供重要依据,以减少空蚀带来的经济损失。

基于流固耦合的某抽水蓄能电站可逆式水轮机转轮强度和模态分析

以国外某抽水蓄能电站为例,基于Ansys有限元计算平台,利用流固耦合方法研究了电站可逆式水轮机转轮在不同水头下机组流道内的水体对转轮叶片的影响,通过计算预应力和干湿条件下的转轮模态,分析了水体和预应力对转轮振动频率的影响。结果表明,在不同水头水压力作用下,转轮的静应力最大值出现在上冠与叶片相连处,叶片最大变形出现在叶片出水边的中间位置,且随着水头的升高而增大;预应力对转轮模态的影响较小,而水介质因阻尼作用对转轮模态减小效果明显。

泵站进水流道内部流态模型试验方法研究

设计了泵站进水流道流态模型试验装置,不带模型泵进行了进水流道内部流态模型试验;介绍了“半肘形”进水流道和对拼钟形双向进水流道两种形式流道内内部流态的模型试验情况;结合应用实例,简述了不带模型泵、单独对进水流道进行模型试验研究的特点。

混流式转轮三维湍流流动计算方法

本文研究了基于κε模型的全三维湍流计算技术在水轮机转轮流动计算中的应用方法． 文中给出了以求和下标表示的在贴体坐标下的湍流基本方程组， 介绍了计算中计算体、初边值的给定方法． 最后， 介绍了应用该程序对某电站水轮机所作优化后的主要流动计算结果显示．

泥沙浓度及粒径对水轮机转轮内部流动影响的数值分析

为了掌握泥沙介质在水轮机转轮中的分布规律以及对转轮压力场的影响,该文应用固液两流体多相流动模型,充分考虑了固液两相间的相互作用,通过求解雷诺时均N-S方程和重正化群k-ε湍流方程,对不同泥沙介质条件下水轮机转轮通道中的流动进行数值研究。研究结果表明,含沙水会导致水轮机转轮叶片表面压力载荷增大,固液两相间速度差异是导致叶片表面泥沙体积浓度分布的变化的主要原因。小粒径泥沙在叶片表面分布均匀且体积浓度低,大粒径泥沙会集中分布在叶片的前缘及出水边等区域。该研究可为多泥沙电站水轮机转轮抗泥沙设计提供参考。

盐锅峡水电厂水轮机流量在线监测

介绍了水轮机、水泵和大管道流量监测方法和盐锅峡水电厂机组流量在线监测系统 ,并得出如下结论 :①差压法是水轮机、水泵和大管道流量监测方法中费用最低 ,安装调试和运行维护最简便 ,适用于各种机型和条件的方法 ;②微机型监测装置自动化水平高 ,功能齐全 。

轴流式水轮机转轮内三维紊流场预测

转轮是水轮机中影响机组特性的一个重要部件．研究水轮机转轮内三维素流场的流动特性对于提高水轮机组的特性及效率具有重要的意义．本文基于N-S方程和标准的κ-ε紊流模型，采用SIMPLEC算法，数值模拟了轴流式水轮机转轮内的三维紊流场，同时讨论了其收效性和准确性．轴流式水轮机转轮内的三维紊流场数值模拟结果有助于提高轴流式水轮机的水力设计、性能分析和优化设计的水平．

潮流能水轮机叶片翼型水动力性能的数值模拟研究

鉴于潮流能水轮机叶轮叶片性能的好坏关系到叶轮的捕能效果,而叶片翼型的水动力性能是叶片设计的基础,基于CFD软件ANSYS CFX对部分翼型的水动力性能进行了分析。首先在不同湍流模型下对NACA2412翼型的部分水动力特性进行数值模拟并与试验值做对比分析;然后在SST湍流模型下,对NACA64421翼型在攻角为0°时,探讨了边界层网格对数值模拟结果的影响;并对其在攻角为-2°-20°情形下的水动力性能进行了数值模拟。结果表明,湍流模型的选用、边界层网格划分及近壁尺寸的选取对数值模拟结果的影响均较大,并通过数值模拟得到了NACA64421翼型的升力系数、阻力系数、最佳攻角、失速角等水动力性能参数,可为水轮机叶片设计时翼型的选取提供参考。

水轮机导叶含端面间隙的水动力学研究

本文基于N S方程和标准k ε紊流模型,采用贴体坐标和非结构化网格,用SIMPLE算法,对带有间隙导叶叶栅进行三维不可压定常粘性流动数值模拟。详细研究比较了导叶有无间隙两种情况下的水轮机导叶水动力学特性,揭示了水轮机导叶端面间隙流动的运动规律以及间隙流动对主流的影响,计算结果与实验吻合。从而为分析导叶及上下端面的磨蚀以及水轮机的水力稳定性提供理论依据。

低比速水泵水轮机“S”特性区的内部流动

在小型混流式水泵水轮机模型装置上对转轮流道的压力分布进行了实测 ,并通过流动可视化摄制了翼间流动的图像 ;由实验与图像处理结果获得了“S”特性区的真实流态 ,讨论了“S”特性区不稳定流动的原因 .

混流式水轮机转轮的涡量场分析

本文利用涡量场和边界拟涡能流BEF(boundary enstrophy flow),对混流式水轮机转轮叶片进行了性能评价和优化。在转轮三维湍流数值计算基础上,通过控制拟涡能在叶片表面的分布,能够提高转轮最优工况下的水力效率。优化后转轮叶片表面的拟涡能比原型有明显改善,转轮流场的流动状况也明显改善,说明基于涡量场的分析对于混流式水轮机转轮叶片优化能够起到一定的作用。边界拟涡能流BEF能够从能量角度反映流体和固体之间的相互作用关系。

基于升力法的贯流式水轮机叶片设计及可行性分析

根据升力法设计轴流式水力机械转轮叶片的基本原理、方法和步骤,设计了贯流式水轮机叶片,建立了贯流式水轮机的三维模型,并基于Fluent,采用RNGκ-ε双方程湍流模型和SIMPLEC算法对设计叶片进行了数值模拟,得到了叶片表面压力和速度云图、流场流线和速度矢量图,并估算出水轮机水力效率。结果表明,采用升力法进行贯流式水轮机叶片设计具有可行性。

贯流式水轮机活动导叶内部三维固液两相紊流研究

针对贯流式水轮机活动导叶内部固液两相亲流的三维数值模拟问题，基于N－S方程和两相紊流的。。一个模型，采用贴体坐标和交错网格系统，用SIMPLEC算法对水轮机活动导叶内部的固液两相亲流进行数值模拟，提出设计工况时活动导叶内部的两相紊流特性．得出了导叶内部流场和压力场的分布．将计算结果用Tecplot7进行处理，用图形表示其内部的流动状态和压力分布．

基于CFD的直线型导流罩加速性能研究

为了优化某种轴流式浪流发电机导流罩的加速性能,研究其主要的结构参数对加速性能的影响。采用数值模拟与实验设计相结合的方法,选取扩口段长度、中间段长度和开口张角为主要因素。选取L9(34)正交表,得到9组方案,在FLUENT中建立出不同结构参数的下的导流罩数值模型,以导流罩的增速性能为评价指标,对直线型导流罩进行正交试验。通过极差分析法,探索主要结构参数对其加速性能影响规律,得出对其加速性能影响的主次顺序,最终得出当扩口段长为1 000 mm、中间段长度为800 mm、开口张角为15°时为最优的参数组合。为轴流式浪流发电机的导流罩设计提供参考依据。