混流式水轮机引水、导水部件内部固液两相流动的数值分析

基于N-S方程，运用k-ε-Ap模型，采用直角坐标系、混合四面体非结构网格和SIMPLE算法，将混流式水轮机蜗壳、固定导叶和活动导叶作为耦合整体，对引水、导水部件在含沙水两相流介质流动时的内部流场进行数值模拟计算．分析水轮机引水、导水部件内部流场两相流动的机理，对泥沙两相流动时蜗壳、固定导叶和活动导叶等部件的泥沙磨损进行分析和预测．研究结果表明，蜗壳包角从0°～320°的外侧壁、特殊固定导叶的头部及工作面靠近头部位置、活动导叶头部及工作面靠近头尾部的区域，属于磨损严重区域，与水电站的实际磨损情况基本吻合．

非常规水轮机导水部件出口流动的研究

根据非常规水轮机的特点及设计要点,对导水部件及其出口至转轮前的流动模型进行研究,并通过数值计算和性能试验加以验证。研究结果表明:对于非常规径流式水轮机采用流道式导水部件能够明显降低相对水力损失,非对称的斜切管嘴形流道会使出流方向发生偏转,本文研究对象的偏转角可取为射流扩散角,建立的流动模型与实际流动基本一致。所得研究结果为非常规径流式水轮机设计提供了参考依据。

水轮机导水部件流场的研究

采用数值分析与模型实验相结合的方法,对水轮机导水部件双列环列叶栅流场进行了分析研究。表明采用边界元法对水轮机双列环列叶栅流场进行预估与筛选是行之有效的。建立了水轮机固定导叶与活动导叶相对安放位置的关系式。得到了在清水和含沙水条件下两种活动导叶与固定导叶的最佳相对安放位置和流场的不同特性。

含沙水水轮机导水部件模型实验装置

叙述了新研制的含沙水水轮机导水部件模型实验装置的设计、功能及测试方法。该装置简单、功能多,可用于水轮机引水、导水部件的流场研究与方案对比,也可用于含沙水流在管路及阀门中的流动及水泵工作特性研究;提出的含沙水时流场测压的内外平衡法,解决了测压孔易堵塞的难题。

含沙水流水轮机两列导叶相对位置对活动导叶磨损的影响

为减轻含沙水流对水轮机活动导叶的磨蚀破坏,以比转速为150的混流式水轮机水力模型A227-46为研究对象,在分析导叶磨蚀机理的基础上,对水轮机两列导叶相对位置对活动导叶磨蚀的影响.采用CFD商用软件在含沙水流条件下分别对不同活动导叶与固定导叶相对位置的流场分布进行数值模拟计算,获得沿翼型弦长方向在导叶内外侧各选取的6个点上的压力,并换算为压力系数绘制出各布置方案的压力系数沿翼型弦长的变化曲线,得到压力分布变化规律.通过对比找出含沙水流条件下水轮机活动导叶与固定导叶周向偏置较好的相对安放位置角φsg为8°;同时,若减小两者的径向相对位置,即合理地增大活动导叶分度圆的直径,可使活动导叶区的流速下降,从而减轻泥沙磨损与空蚀破坏程度;同时,也改善了转轮的入流条件,有利于水轮机性能指标的提高.

高水头水轮机主要部件的振动及处理

高水头水轮机的应用具有广泛性与普遍性,其中最为典型为混流式,但在实际运行过程中稳定性的问题严重影响着其运行的效果,因此,本文研究了高水头水轮机主要部件的振动及处理,重点分析了转轮与导水部件的相关问题,旨在保证振动问题的有效处理。

不同固相体积分数下水轮机内部两相流动的数值模拟

基于N-S方程,运用k--εAp模型,采用笛卡尔坐标系、混合四面体非结构网格和SIMPLE算法,将混流式水轮机蜗壳、固定导叶和活动导叶作为耦合整体,对引水、导水部件在不同固相体积分数的含沙水两相流介质流动时的内部流场进行数值模拟计算.探讨不同固相体积分数下引水、导水部件内部流场两相流动机理,分析和预测不同体积分数的泥沙两相流动时蜗壳、固定导叶、活动导叶等部件的泥沙磨损状况.研究结果表明,不同固相体积分数时水轮机引水、导水部件内部流动特性具有明显差异,各部位磨蚀状况也各不相同,这与电站的实际磨损情况基本吻合.

低比转速径流式水轮机的流动研究及设计

非常规水轮机通常采用低比转速径流式,这种型式水轮机在国民经济建设各领域的应用越来越多,但人们对这种水轮机的研究还很少 因而针对这种水轮机如何确定流量很小等特殊条件下的导水部件型式,以及如何正确地认识导水部件内部及其到转轮前的流动状况等关系到设计参数的实现和能量性能优劣的问题,进行了理论分析、流动模型假设、结构设计,并选择了若干种方案进行能量试验验证 试验结果表明:作者采用的导水部件及流动模型是合理的,设计方案是正确的,为同类水轮机的研究。