边界层对水翼湍流不稳定尾迹流影响的CFD研究

透平机械中的流动具有复杂结构。动静干涉（RSI）是一种重要现象，会对机械行为产生强烈影响，这些动静干涉会对机械的振动和声学特征有显著的冲击。湍流在这种复杂流动结构中起着一定的作用，而在透平机械的设计中，计算流体动力学（CFD）已成为经常的必要手段。RSI可能有两种不同的机理：势流干涉和尾迹干涉。尾迹干涉的流动本性是湍流和不稳定性，因此，使用CFD技术解决此类流动结构不是易事。因为高的湍流水平，适合的湍流模型是CFD结果成功的关键，湍流模型的选取对得到合适的数值结果十分严苛。本文的目标是研究上游边界层对叶片尾迹及其后的叶片下游之间尾迹-边界层干涉的影响，使用CFD技术得到了RSI现象的详细结果，其中使用了几种不同的湍流模型，并研究了这些湍流模型的能力和数值耗费，对用它们得到的数值结果做了比较。鉴于要得到高精度实验结果有很大的困难和不菲的花费，CFD工具的应用便可以有效地研究RSI现象的详细问题。

基于CFD数据的超负荷研究

水力系统（包含电气设计方面）中的水轮机的不稳定动力学流动形态常常会诱发压力脉动的产生，而且这种压力脉动有时会达到很高的水平，甚至会破坏电厂中的某些部件或极大地降低其这些部件的使用寿命。这一问题会在水轮机的部分负荷及超负荷时产生。本文旨在讨论使用水力机械的计算流体动力学模拟方法（CFD）结合水力系统的网络模型方法来分析超负荷时的高压力脉动问题。对这一问题分析的关键因素在于测定超负荷时发生在水轮机转轮下方涡带的体积，此体积乃为系统中活跃的部分。本文在使用包含空化模型的复杂两相流模型模拟之前，采用单相流模型来计算涡带所占的体积。对采用不同模型计算涡带所占的体积产生的影响进行了详细讨论。

两相流中的三维PIV测量与涡管参数模型

在部分负荷运行工况下，等距桨叶水轮机将在泄水锥产生复杂的不稳定空化流动。PIV系统可以在混流式水轮机转轮出口监测速度场，例如发展中的空化涡（涡带）。由于PIV流动监测与涡带运动的同步性，允许通过相平均技术实现整体平均，从而提取出周期性的速度分量与涡带形状。通过分析测量结果，提出了一个涡带参数模型。文中给出在两个σ值的研究结果。