某氦气涡轮弯叶片设计方法研究

氦气涡轮高负荷、低展弦比的特点,导致端区损失占总损失的比例较高,尤其是动叶端区损失径向发展尺度较大,甚至会堵塞主流流动。为优化某氦气涡轮气动性能和主流流动,采用数值模拟方法对动叶进行弯曲设计研究,分别对比了正弯、反弯、反J型设计方法,研究结果表明:此氦气涡轮采用反J型设计效果最佳,反弯其次,正弯最差。50%弯高、20°弯角的反J型设计为最佳设计点,不仅提高了涡轮级效率,优化了主流流动,增强了做功能力,而且有着更好的变工况特性,尤其在流量为1.5 kg/s的低工况点,效率较原设计提高2.3个百分点。

轴流泵叶轮内部流场大涡模拟及分析

本文将大涡模拟与基于特征线的有限元分离算法相结合,对轴流泵叶轮内部流场进行了数值分析。为验证算法的准确性和可靠性,对NACA0012翼型在雷诺数Re=800下且攻角为20°时的绕流流动进行计算,成功得到了该流动的双解,计算值与直接数值模拟结果相符。大涡模拟计算得到的轴流泵外特性曲线与y试验数据基本吻合,特别在偏离工况下能较好地反映泵的能量特性,表明大涡模拟有较好的工程应用前景。分析了叶轮的进出口流场速度分布及叶片表面的压力脉动,发现小流量工况时叶轮轮缘附近存在叶道涡和较强的压力脉动,此现象与导水锥段收缩流道造成的叶轮进口轴向速度非均匀分布有关。

欧阳海水电站1号机组水力共振分析

欧阳海水电站计划进行增容改造,为了保证引水管路和机组的安全稳定运行,需了解水电站的水力特性。从而进行了甩负荷、变负荷和变速试验。做变负荷试验时发现1号机组在小负荷运行区域出现共振现象,在上机架垂直振动,涡壳进口压力、尾水管锥管压力和顶盖压力实测分析发现均含有1 4倍频的相同频率成份。为探知出现此频率的原因,本文对此频率成分做了详细分析,得知它是由于1号机在小负荷工况运行时上冠处叶道涡产生的水力共振频率。

带凸形叶片侧流道泵内部旋涡特性研究

侧流道泵是一种超低比转数径向式叶片泵,流体在侧流道泵中以螺旋形轨迹运动,整个流动过程是一种复杂的三维湍流形式,存在着大量的轴向、径向旋涡。为了研究侧流道泵的内部旋涡特性,以带凸形叶片侧流道泵为研究对象,采用非定常数值模拟的方法,通过试验对比验证了数值模拟的可靠性,并基于数值模拟,利用Q准则对其内部涡旋结构进行可视化分析,分析了涡团分布和涡量波动等特征。结果表明:增加凸形叶片可以扩大侧流道泵的高效区,拓宽侧流道泵的应用范围;带凸形叶片侧流道泵内部涡团主要存在于叶轮流道内,且大部分位于叶轮进出口区域附近及叶轮根部处;随着流量的增加,除了叶轮进口区域,侧流道泵叶轮内涡团变小,且数量显著减少。

不同工况下混流式水轮机叶栅流场的数值模拟

针对混流式水轮机叶栅空蚀和振动问题,基于UG对混流式水轮机转轮叶片进行三维建模,运用CFD方法对不同导叶开度(30%、60%、90%)在不同速度(5 m/s、8 m/s、10 m/s)条件下对叶栅流场进行模拟,主要根据叶道涡和二次流对叶片空蚀和振动问题的影响进行分析.研究结果表明:在额定工况下,高流速流体是引起叶片吸力侧出水边空化的主要原因;在大开度导叶工况下,流道间的叶道涡和在流道出水边形成的二次涡随着流速的增加变得不稳定,使得局部区域空化和振动问题加剧.

前向多叶离心式通风机叶道流场的稳定性研究

在总结历次试验结果的基础上,得出了喘振现象及间歇式振动现象是由多叶风机叶道流场失去稳定性所引起的结论。探讨了系统性试验中叶道几何参数与叶道流场稳定性之间的定量关系,建立了叶道流场稳定性数学模型。解释了叶道长宽比表征值、叶道流场稳定性特征值以及叶道流场稳定性判别函数3个新概念。为多叶通风机产品向高性能方向发展提供了理论依据与试验依据。

带射流冲击的短扰流柱排内流场的实验研究

用五孔针对带射流冲击的单排短扰流柱内的流场作了详细的测量 ,得到并分析了带射流冲击的短扰流柱排内的速度分布规律及流场内的漩涡分布。在实验中清楚地探测到流动在靠近扰流柱表面附近速度较大 ,在对称中心区域发现了一大片低速区 ,并有回流和漩涡产生。实验发现由于端壁效应和扰流柱表面的流动分离造成扰流柱排内有较强的漩涡流动 ,扰流柱根部有马蹄涡产生 ,扰流柱后尾迹区有湍流涡的发展 ,流道内侧向压力分布不均匀可形成通道涡。与无射流情况比较发现扰流柱表面分离点后移 。

混流式水轮机叶道涡工况下转轮叶片表面空化研究

为研究混流式水轮机叶道涡工况下叶片表面空化现象,选取了6个典型工况开展机组全流道仿真模拟。首先分析了转轮域流线分布、不同叶高处的速度分布,表明叶道涡工况下转轮叶道内水流连续稳定的速度分布被破坏;通过叶片表面压力分布和空泡体积分布,发现叶道涡将加剧叶片压力面的压力梯度变化,导致叶片近出水边区域压力面和吸力面的压力差加大,造成叶片压力面出水边与泄水锥连接处发生空化现象;最后选取叶道内水体的体均湍动能、湍动能总量和湍动能最大值作为叶道涡密度、广度和强度特征,探究了水头和功率变化对叶道涡产生的影响,结果表明功率变化对叶道涡密度和广度方面的影响大于水头,而水头影响作用更多地体现在叶道涡强度变化上,且随着叶道涡密度、广度和强度增大,叶片表面空化面积将进一步扩大。

涡轮叶片U型冷却通道旋转流动特性模拟

为了研究发动机涡轮叶片U型通道在旋转条件下的流动特性,采用Fluent中双精度速度压力耦合求解器的简单算法,湍流模型采用k-ωSST模型,压力动量项和密度项用二阶迎风差分格式数值计算,能量项用快速格式计算,建立了旋转条件下涡轮叶片U型通道内的数值模拟方法,分析对比了静止条件下和旋转条件下U型通道内的流动特性。结果表明,相对于静止条件,旋转使得U型通道内液体的流动更加复杂,二次流现象更加严重,湍流程度加剧,换热加强,在科氏力作用下径向出流和径向入流呈相反的流动,在横管段由于旋转和迪恩涡双层作用,换热效果最强。

混流式水轮机叶道涡初探

混流式水轮机叶道涡现象、叶道涡的形成原因、叶道涡的观测方法、叶道涡初生线和发展线的定义、叶道涡的分析方法等。文中主要介绍叶道涡。