簸箕形进水流道主要控制参数对水力性能的影响

为了探究黄河下游邢家渡引黄闸前泵站簸箕形进水流道主要控制参数对水力性能的影响,运用三维不可压缩流体的N-S方程、RNG k-ε模型和SIMPLEC算法,就流道进口高度、流道长度、吸水室高度、喇叭管进口直径和流道底面倾角5种控制参数,对流道水力性能的影响进行三维湍流数值模拟,分析了不同控制参数下的流道出口流速分布均匀度、速度加权平均角度和流道水力损失与流量的关系.结果表明,吸水室高度和喇叭管进口直径对流速分布均匀度影响较大,其他控制参数影响甚微;不同控制参数下的取值对流道水力损失影响较大,且随流量增大而逐渐增大;提出了流道水流流态良好、水力损失小的流道进口高度、流道长度、吸水室高度和喇叭管进口直径分别为1.51,3.50,0.80和1.50倍的叶轮直径,以及流道底面倾角为0°的较优水力性能控制参数.研究结果可为类似工程设计提供参考.

涡轮叶片簸箕形气膜孔电解加工试验研究

随着航空发动机性能要求的不断提升,涡轮叶片气膜冷却孔的加工要求越来越高。为实现异形气膜孔的高效、无重铸层加工,以簸箕形气膜孔为研究对象开展了电解加工试验,分析了阴极进给速度、加工电压和占空比对电解加工质量的影响。经参数优化与试验验证,所加工簸箕形气膜孔的前倾角和扩张角误差小于0.3°、侧壁锥度误差小于2°、圆角半径小于130μm、底面粗糙度小于Ra1.1μm。

簸箕形进水流道的优化水力设计

介绍了在荷兰有广泛应用、在我国刚开始得到应用的泵站簸箕形进水流道，采用紊流模型数值计算的方法，对这种形式的流道进行了优化水力计算．刘老涧泵站水泵装置模型对比试验的结果表明，经过优化的簸箕形流道的水力性能，得到了显著的改善．

簸箕形排孔气膜冷却实验研究

对五孔单排簸箕形孔气膜冷却进行了实验研究。测出了孔排下游的局部换热系数及冷却效率，并研究了喷气雷诺数及吹风比的影响，实验参数范围是：喷气雷诺数Ｒｅ＝１００００～２５０００，吹风比Ｍ＝０．３～２．０，测量分２６个工况进行。

双排簸箕形孔气膜冷却效率及其叠加算法

对双排错排簸箕形孔气膜冷却效率进行了实验研究,测出了孔排下游的局部冷却效率的分布。对比研究了单排孔与双排孔气膜冷却效率分布的特点及双排孔气膜冷却效率的叠加算法。结果表明,在单排孔条件下所确定的最佳吹风比,在多排孔喷射时是不适用的。在较高吹风比下,如采用传统的气膜冷却效率的叠加算法,根据单排孔冷却效率计算双排孔冷却效率会产生很大的偏差,其计算结果远低于试验值。给出了双排错排的簸箕形孔的喷射时,冷却效率的叠加计算关系式。

簸箕形进水流道喉部高度对水力性能的影响

为了探究不同喉部高度对簸箕形进水流道水力性能的影响,建立进水前池、进水闸室和簸箕形进水流道的进水结构模型和湍流数学模型,基于雷诺平均N-S方程,选择标准k-ε模型,采用SIMPLE算法,对喉部高度为0.7~0.9倍叶轮直径下的簸箕形进水流道水力性能进行了数值模拟,分析不同喉部高度下,簸箕形进水流道的流速分布、流道水力损失和流道出口流速分布均匀度和速度加权平均角度。研究结果表明:喉部高度过高的流道水流进入簸箕形吸水室后流速较低,分布不均匀,流道出口流速分布均匀度随流量变化较大,流道水力损失较大;喉部高度过低的流道水流进入簸箕形吸水室后流速较高,分布较均匀,流道出口流速分布均匀度与流量大小无关,流道水力损失大;经对不同喉部高度的流道水力性能分析,喉部高度最优方案为0.8倍的叶轮直径,该方案的流道水力损失最小、出口流速分布均匀度和速度加权平均角度分别为96.2%和88°,接近目标函数理想值。

涡轮导叶压力面簸箕形气膜孔冷却特性实验研究

为了获得涡轮导叶压力面不同位置处单排簸箕形气膜孔的气膜冷却特性,在短周期跨声速换热风洞中分别测量了涡轮导叶压力面4排簸箕形气膜孔的冷却效率,分别位于10.7%,21.1%,36.1%,64.3%相对弧长位置处,获得了不同主流雷诺数、马赫数、吹风比和孔位下簸箕形气膜孔冷却效率的分布。结果表明：在靠近前缘的孔1和孔2处,气膜冷却效率随着雷诺数的增大而减小,而在靠近尾缘的孔3和孔4处,小雷诺数（Re=2.0×105）下冷却效率最小,中高雷诺数（Re=4.0×105,6.0×105）的变化对冷却效率影响较小;各个孔位孔后弧长与孔径比x/d=0~40区域的平均冷却效率随着吹风比的增大而先升高后降低,在吹风比为1.0时平均冷却效率达到最高;靠近尾缘的孔位处气膜冷却效率更高,但随着距离的增大下降得也更快。

簸箕形进水流道宽度对流道水流流态的影响

为了分析簸箕形进水流道的进口收缩段宽度变化对流道内水流流态的影响,设计了进口收缩段为渐扩形、直线形和渐缩形三种宽度变化的簸箕形进水流道方案。基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程,选择VOF模型和RNG k-ε模型,采用SIM⁃PLEC算法,模拟了设计工况下三种簸箕形进水流道方案的三维流场。结果表明:三种流道形式设计都是合理的,其中渐扩形簸箕形进水流道水流流态稍优于直线形簸箕形进水流道,而直线形稍优于渐缩形簸箕形进水流道水流流态。在相同运行工况下,三种簸箕形进水流道进口收缩段流道宽度变化影响了流道内的水流速度、流线和涡量的分布,且均能保证进水流道内良好的水流特性,经过喇叭管的整流,达到了较为理想的水力优化目标值。

簸箕形进水流道及参数化设计

工业化带动了泵的发展,我国的一些泵采用专门设计的簸箕形进水流道。簸箕形进水流道是一种较实用的进水流道,研究簸箕形进水流道及其影响簸箕形进水流道水力特性的因素具有重要意义。因此选用数值模拟法研究进水流道,直接绘制二维图形需要花费大量时间,开发一个参数化软件节省大量时间和精力。

涡轮工作叶片不同区域簸箕形孔的气膜冷却特性实验

采用压敏漆(PSP)技术实验研究了簸箕形孔在涡轮工作叶片吸力面和压力面不同位置的气膜冷却效率分布特性,分析了吹风比(吹风比为0.5、1.0、2.0)和湍流度(湍流度为0.62%、16.0%对气膜冷却效率的影响规律。实验结果表明:吸力面和压力面上的簸箕形孔最佳吹风比分别在M=1.0和M=2.0附近,吸力面上的簸箕形孔在低湍流度和中等吹风比(吹风比为1.0)下具有较高的气膜冷效,压力面上的簸箕形孔在高吹风比和高湍流度下具有更大的气膜覆盖面积和气膜冷效;吸力面的气膜覆盖面积和展向平均气膜冷效整体显著高于压力面,压力面曲率较大处的簸箕形孔气膜冷效最差。湍流度对气膜冷效的影响程度与吹风比相当;湍流度增强使得压力面气膜冷效降低,但提高了吸力面在高吹风比下的气膜冷效,同时降低了吸力面气膜冷效对吹风比变化的敏感性。

双排簸箕形气膜孔下游换热研究

对双排差排簸箕形气膜孔排下游的换热进行了实验研究,测量了孔排下游的局部换热系数分布,分析了孔排下游换热系数比的分布以及吹风比、气膜孔出流雷诺数和孔排距对平均换热系数比的影响.结果表明:相对单排气膜孔出流的情况,双排气膜孔下游换热有所增强,但分布更均匀;换热系数比随吹风比的增加先减小后增大,在吹风比为1.0时达到最小;双排气膜孔出流对换热的增强效果随孔排距的增加先增大后减小,在孔排距为10D时最大.

簸萁形进水流道进水收缩段底面倾角对流道水力性能的影响

为了探究簸萁形进水流道进水收缩段底面倾角对流道水力性能的影响,建立了簸萁形进水流道的进水结构物理模型和水动力学模型,采用雷诺N-S方程和RNGκ-ε湍流模型,对进水收缩段5种不同底面倾角的流道水流流场进行数值模拟。结果表明,底面倾角对流道进水收缩段和喉部的流速分布影响较大,较大的底面倾角使进水收缩段的流线分布密集度和喉部流线弯曲度增大、流速升高,增大了流道水力损失,降低了流道出口断面流速分布的均匀度;较小的底面倾角使进水收缩段的流线分布平顺和喉部流线弯曲度变缓、流速降低,减小了流道水力损失,提高了流道出口断面的流速分布均匀度;进水收缩段底面倾角的大小对流道出口断面的水流速度加权平均角无明显影响;分析不同底面倾角的流道水力性能,在簸萁形进水流道的进水收缩段底面倾角≤3°时,进水流道的水流平顺,水力损失小,流道出口的水流流态满足水泵叶轮室进口的进水条件。

气膜孔形状对排孔下游冷却效率的影响

实验研究了气膜孔几何形状及吹风比对孔排下游的局部冷却效率的影响。所用孔形是簸箕形孔、圆锥形孔及圆柱形孔 ,实验的参数范围为二次流孔径雷诺数 Re=1 0 0 0 0～ 2 5 0 0 0 ,二次流吹风比 M=0 .3～ 2 .0 ,在上述范围选取了 2 6个工况分别对 3种孔形进行了实验。结果表明 :圆锥形孔、簸箕形孔及圆柱形孔的最佳吹风比分别为 1 .0 ,0 .7及 0 .5。当吹风比大于 0 .7时 。

气膜孔形状对排孔下游换热的影响

实验研究了气膜孔几何形状、二次流雷诺数及吹风比对孔排下游的局部换热系数的影响。所用孔形是簸箕形孔、圆锥形孔及圆柱形孔 ;实验的参数范围为二次流孔径雷诺数 Re=1 0 0 0 0～ 2 5 0 0 0 ,二次流吹风比 M=0 .3～ 2 .0 ,在上述范围选取了 2 6个工况分别对 3种孔形进行了实验。

开孔形状对迷宫冷却结构冷却效率的影响

为了获得开孔形状对燃烧室新型迷宫复合冷却结构冷却效率的影响规律,采用数值模拟方法研究迷宫冷却结构的外侧壁冷却孔分别为簸箕形孔、圆锥形孔和圆柱形孔时内外壁温的分布情况,获得其壁温及冷却效率的分布规律,并在迷宫冷却结构三层壁的热侧面对它们的冷却效率进行对比。研究表明:在一定范围内,外侧壁冷却孔为带有扩张形出口的簸箕形孔和圆锥形孔时,迷宫冷却结构三层壁热侧面的冷却效率优于圆柱形孔的;并且席壁热侧面的冷却效率与外侧壁冷却孔的流量系数正相关。

基于正交试验的泵站簸箕型进水流道型线优化

基于正交试验分析方法,采用L 9(34)正交试验表,对簸箕形进水流道的4个重要几何参数进行了设计;基于商业CFD模拟软件,对9种设计方案进行了数值模拟,并采用实体模型试验成果对计算结果进行了论证,同时分析了数值模拟计算成果中各个因素对流道水力性能的影响程度。研究结果表明:喇叭管入流面积对于泵装置效率和扬程的影响最大;过小的喇叭管入流面积会在入流位置造成复杂的能量交换,影响流速分布的均匀性;过大的喇叭管入流面积又会造成轴向流速的亏损。研究成果可为类似泵站工程的设计优化提供借鉴与参考。

中山市横栏镇九顷泵站进出水流道CFD优化分析设计

本文对排涝泵站的流道水力损失、水泵装置效率进行研究,研究主要集中于进、出水流道型式和设计参数影响的问题。根据原型泵主要设计参数,通过CFD技术建立数学模型,得到泵站内任意位置的流动细节如速度、压力、能量损失、压力脉动、湍动量和漩涡等,从而进行水泵装置的特性预测及性能优化。研究结果表明,九顷泵站优化设计的进、出水流道水流速度分布均匀,内部流态较为平稳,流道水力损失较小,可满足水泵高效运行的要求。进、出水流道布置型式及尺寸可供相近参数的立式轴流泵泵站工程设计参考。

不同孔型平板气膜冷却的数值模拟

为了研究不同射流孔形状对气膜冷却效率的影响,基于控制容积法,采用Realizablek-ε模型,对圆孔、簸箕孔和圆锥孔3种孔形的平壁气膜冷却进行了数值模拟。讨论了反向涡旋对和射流附壁性对冷却效率的影响,总结了3种形状射流孔的冷却效率随射流速度比的变化趋势。结果表明,在相同射流速度比时,簸箕孔的冷却效率和横向覆盖宽度都大于圆孔和圆锥孔,且簸箕孔的射流速度比在所计算的射流速度比范围内存在一个最佳值;簸箕孔和圆锥孔不同程度地抑制了反向涡旋对的产生,提高了射流的附壁性,从而降低了涡旋强度,增强了壁面的冷却效果。

新滩口泵站改造方案全流道仿真分析

针对湖北省新滩口泵站钟形流道和28CJ56轴流泵运行振动噪音大、效率低、电机负荷率低等问题,通过全流道数值仿真,分析指出该站流道设计中的主要问题是进水流道出口(轴流泵进口)流速周向分布不均匀,使旋转叶片受力不均衡,加之负压区诱发汽蚀,进一步加剧机组振动和噪声。为此,提出钟Ⅱ形及簸箕形进水流道改造方案并对其流态进行仿真分析,对比分析指出簸箕形流道方案在调整进水流态方面有更大的优势,最后模型试验结果验证了该结论的正确性。

土坝开挖加固施工应注意的几个问题

大开挖是土坝除险加固工程不得已而采用的施工方案,对原坝体伤害较大。施工过程中涉及到坝体回填,防渗体衔接、放水洞修复等关键工程部位,这些关键部位直接影响到大坝运行安全。