调压井底孔对水轮机调节系统过渡过程的影响

调压井是水电站建设的重要工程措施,本文在对带调压井的水轮机调节系统开展的计算分析中,采用流量、力矩的特征矩阵法描述水轮机特性、详细考虑了水轮机调速器非线性特性(如主配压阀速度特性、接力器开关时间整定引起的严重的非线性特性等),用实际甩负荷过渡过程算例说明调压井底孔阻尼对水轮机调节系统振荡特性的衰减、调压井内水位涌升的重要影响。

张宣科技氢基竖炉无喷氧生产的变化及应对措施

张宣科技氢基竖炉氧气系统检修,不能实施喷氧部分燃烧。竖炉进口温度由1020℃下降至933℃,炉内热量收入减少,还原段温度下降,CH_(4)重整减少,H_(2)含量下降,煤气利用率下降,DRI日产量、金属化率降低,COG单耗、DRI含碳量升高。通过提高加热炉出口温度、提高循环气体流量、增加循环气体湿分等措施,取得了一定的效果,降低了氢基竖炉技术经济指标的劣化程度。无喷氧生产实践表明,高压COG直接补充至还原回路的措施是不可取的,对提高循环气体中H_(2)、CO含量作用甚微,而提高底气流量补充至还原回路是有效措施。

城市隧道竖井送排式通风优化

为了更有效地发挥送排风竖井在城市隧道中的通风作用,选择合理的送排风组合是一个重要的途径。本文采用CFD方法,对5种排风速度与5种送风速度的25种送排风组合进行了模拟,分析了不同送排风组合隧道内的通风效果。模拟结果表明：当送排比大于1时,隧道内会出现回流,且送排比越大,隧道回流效应越强,经济效益越低。隧道内气流分布和污染物浓度都与送排风组合有关,较大的排风速度虽有利于降低污染物浓度,但能耗也较大,过大或者过小的送风速度都会使隧道局部污染物浓度过高,降低通风作用。因此,综合考虑隧道通风经济性和实用性,确定排风速度为5-6m/s和送风速为8-12m/s为最优组合。选择合理的送排风组合,不仅能有效控制隧道污染物浓度,还能减少能量损失,对城市隧道的建设具有指导意义。

闭式试验台水泵装置模型试验过渡过程

为研究闭式试验台试验过程中水泵装置模型各参数的变化规律和特征,采用物理模拟试验的方法,在水泵立式试验台上对某泵站模型泵进行性能试验.通过在稳定转速的条件下逐步减小流量,同时采集装置进出口前后即试验台上下游处的平均压力以及水泵运行时其他工况各参数,分析了试验过程中水泵装置模型的进出口前后的压力及其轴功率变化过程,探讨了试验系统在向稳定工况过渡过程中,水泵及系统内部各工况的变化情况.试验结果表明:在整个过渡过程中,水泵进口前的压力波动不大,相对稳定;出口后的压力在初始阶段呈上升趋势波动,波动幅度较大,经过一段时间后,也趋于相对稳定;轴功率的变化与出口后的压力波动类似,初始阶段波动较大,但变化明显,随着时间的延续,逐渐趋于稳定;过渡过程持续时间大于90 s.

中隔墩长度对斜式轴伸泵装置出水流道水力特性的影响

为研究大型低扬程泵站斜式出水流道水力特性,采用数值模拟方法对某斜20°轴伸泵装置三维湍流流场进行了数值计算,发现斜式出水流道内存在严重的偏流问题,基于4种计算方案的数值模拟结果分析了偏流的成因,在研究了中隔墩长度对斜式出水流道流态和水头损失影响的基础上提出了解决偏流的措施,并得到模型试验的验证。研究结果表明:顺水流方向看,中隔墩长度为14 m时的斜式出水流道内的主流明显偏于左侧,在流道右侧下部存在较大范围的旋涡区;导叶体出口具有较大周向速度分量的水流呈螺旋状进入"S"形弯曲的斜式出水流道,两者相互作用导致斜式出水流道产生偏流;随着中隔墩长度的增加,斜式出水流道左右孔的偏流系数逐渐减小、流道水头损失呈先减小再增大趋势,当中隔墩加长至23.35m时出水流道左右两侧的出流流量达到基本相等;采用长中隔墩斜式出水流道的泵装置模型试验最优工况点效率达到80.56%,泵装置模型试验结果与数值模拟结果一致,取得了预期的纠偏效果,得到有关工程设计院的认可,并应用于工程实际。

溧阳抽水蓄能电站上水库竖井式进/出水口设计

溧阳抽水蓄能电站上水库进/出水口为竖井式,具有结构复杂、规模庞大、地质条件较差等特点。采用数值分析方法对各设计方案进行了分析比较,并对选定的方案进行了水力模型试验验证,设计选用的体形具有较好的水力条件;进/出水口塔体上部采用框架结构,并采用无拦污栅的设计方案;通过扩大基础直径,增强结构抗倾覆稳定及地基应力的要求,解决了水力学、结构设计和基础处理等方面存在一系列的技术难题。

淹没型旋流竖井泄洪洞流态过渡的数值模拟研究

旋流竖井泄洪洞的工程技术难题之一是:高尾水位淹没出流时的泄洪洞排气难,出口易发生气爆。对此,采用数值模拟的方法,结合某泄洪洞工程开展了相关的研究,获得了各个流段不同的水流流态、流速、压强以及消能率的沿程分布和特性,计算结果与实验结果符合良好。分析了水流由强紊动掺气状态过渡到有压流动状态的转换机制及其对结构的影响,研究表明,泄洪洞内水平段可分为掺混消能区、气泡逸出区、气体排出区和平稳流动区,其中掺混消能区是消杀能量的主要区域,该新型旋流竖井泄洪洞在淹没条件下,气体能够顺利排出,流态转换平顺,压强分布平稳,可为类似工程参考。

大型竖井贯流泵站出水流道的水力性能分析

对于低扬程泵装置,出水流道的水力性能对水泵装置性能影响较大。以浙江省某大型竖井贯流泵站出水流道的设计资料为研究背景,根据出水流道的水力设计要求,将流道水力损失最小作为优化设计目标函数,通过确定流道控制尺寸和设计流道型线,给出了出水流道的两种设计方案。采用流道数值模拟方法,对两种设计方案分别进行了数值模拟计算和水力性能分析比较。分析结果表明,流道控制尺寸对流道水力性能和泵站土建费用影响较大,其值在允许范围内应尽可能小;流道型线影响流道水力损失,在控制尺寸一定的条件下,流道型线应进行细致的优化。

南水北调工程邳州站竖井贯流泵装置进出水流态分析

为揭示竖井贯流泵装置内、外特性之间的联系,完善其优化水力设计理论,该文采用三维流动数值计算的方法,对南水北调东线一期工程邳州站泵装置流道表面的流场和垂直于x、y、z3个方向剖面的流场进行了多视角的详尽剖析,并分别采用透明流道模型试验和透明泵装置模型试验的方法检验了流态数值模拟结果。由数值计算和模型试验结果可得:前置竖井贯流泵装置进水流道内的流态均匀平顺、层次分明;出水流道内的水流在螺旋状运动中平缓扩散,流道内无任何脱流或旋涡等不良流态;其水力性能优异的主要原因在于其具有优异的内特性。邳州站前置竖井贯流泵装置主要工况点的泵装置效率超过83%、临界空化余量小于5m,水力性能优异。该文可为低扬程泵站的水力设计提供有益参考。

沂蒙抽水蓄能电站竖井式进/出水口盖板有限元分析及配筋计算

竖井式进/出水口施工方便,节约布局,能很好地满足抽水蓄能电站的进/出水要求,是一种值得提倡的进/出水口结构形式。本文依托沂蒙抽水蓄能电站项目的进/出水口设计项目,利用ANSYS有限元分析软件建立了三维进/出水口盖板模型,计算进/出水口盖板的应力状态,根据《水工混凝土结构设计规范(DL/T5057-2009)》绘制EXCEL表格进行配筋和裂缝验算。验证结果表明,所得计算结果合理可靠。

前置竖井贯流泵出水流道设计参数对其水力性能的影响

【目的】减小前置竖井式贯流泵装置出水流道水头损失、提高泵装置水力性能。【方法】采用经过模型试验验证的数值模拟方法,基于Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,研究了出水流道设计参数对其水力性能的影响。在分析出水流道组成和水力设计参数的基础上,拟定了3种不同出口宽度的出水流道,采用单因素变化方法对不同平面扩散角、立面扩散角、过渡段长度时的出水流道水头损失及出水流态分别进行了三维湍流流动数值模拟。【结果】随着出水流道平面扩散角的增加,流道水头损失先减小再增大,当平面扩散角为17°左右时,出水流道水头损失最小;当出水立面扩散角小于7°时出水流道水头损失基本不变,但大于7°时出水流道水头损失突然增大;随着出水流道扩散段长度增加,出水流道水头损失先减小再增大,在过渡段相对长度在0.6~0.8时达到最小;在出水流道水力设计参数常用范围内,各方案出水流道均无不良流态。【结论】采用合适的设计参数可使前置竖井贯流泵出水流道水头损失最小,提高泵装置效率。

竖井式进/出水口布置形式对水流特性的影响

抽水蓄能电站竖井式进/出水口总体布置及边界复杂,水流条件易受体型轮廓影响。为研究进/出水口布置形式对水流的影响,在计算方法得到试验验证的基础上,采用基于VOF两相流的RNG k-ε湍流模型对工程中常见的布置形式进行三维数值模拟,分析了扩散段形式和分流孔数对水头损失、流速分布及流态的影响。研究成果对竖井式进/出水口的水力设计具有重要参考价值。

防排烟系统设计中几个关键参量的设置问题研究

建筑火灾发生后,有效控制烟气可保证人员的安全疏散和消防队员的快速扑救。因此,设计良好的防排烟系统是建筑消防安全设计的一项重要内容。详细介绍了防排烟系统一些关键参数设置方面的研究成果,主要包括前室加压送风口的位置设定、送风竖井粗糙度、送风竖井尺寸和排烟口设置高度等几个方面。可为相关人员提供一定的技术参考。

竖井贯流泵装置进出水流道优化分析

为了解竖井贯流泵装置的适用性,结合南通九圩港提水泵站,采用UG与ANSYS软件对进出水流道、叶轮和导叶体进行了实体建模与网格剖分,对比分析了初设方案与优化方案下竖井段、出水段、泵装置内部等的流场。结果表明,优化汇流段型线能够明显提高泵装置的水力性能,确保竖井空间及流道壁厚,有利于机组安装维护。根据优化结果适当调整传动比,提高水泵转速,可保证泵装置的最大扬程满足实际需求。

竖井式贯流泵装置进出水流道优化CFD

竖井式贯流泵装置流道顺直、水力损失小,并具有投资较少、结构较简单、安装维护方便等许多优点。为掌握竖井式贯流泵装置的水力特性,以便于对选择泵型和进、出水流道结构形式提供初步依据,结合盐城西闸站竖井式贯流泵进、出水流道优化,采用三维湍流数值计算的方法,分别对出水流道型线,进水流道高度、宽度及型线等多参数进行了优化,提出了综合考虑土建投资和水力性能的进、出流道设计方案。研究结果表明:进水流道竖井内外型线显著影响进水流态;改变进水流道的宽度和高度,提高了叶轮进口的流速均匀度和改善了入泵条件;减小出水流道宽度和取消原设计方案中的平直段管,改善了渐变扩散段的流态和压力分布。结果可为竖井式进、出水流道的水力设计、流道尺寸的合理确定提供理论依据。相关成果已在工程实施,取得了较好效果。

叶轮倾斜出口对长轴消防泵内流特性的影响

以XB4.3/240-300LC型立式长轴消防泵为研究对象,在保证叶片包角、进出口安放角、叶轮出口宽度、叶轮出口中间位置到叶轮进口轴向距离以及到旋转轴的径向距离、出口过流断面面积、叶片进口边与前盖板流线交点的径向坐标值均不变的条件下,通过改变叶轮出口倾斜角度设计多种叶轮方案,采用SST湍流模型,对不同方案进行数值模拟和内部流场分析,以寻求泵水力性能最优的叶轮出口倾斜角度.研究结果表明:改变叶轮出口倾斜角度,泵扬程和效率在小流量工况下提升幅度较小,而在大流量工况下,提升幅度相对较大;当叶轮倾斜角度为15°时,泵扬程和效率出现峰值,继续增大倾斜角度,两者反而下降,则倾斜角度为15°视为最优叶轮出口倾斜角度,此时泵扬程和效率相对原始方案分别提高5.95%和1.19%;叶轮出口处绝对速度圆周分量和径向分量在大流量工况下分布有较好的一致性,叶轮出口倾斜角度对其影响较小,而在小流量工况下,各方案的绝对速度分量在流道内分布规律较差;叶轮倾斜出口对环形空间及空间导叶内部湍动能分布有较大影响.

基于部分排气六冲程单缸柴油机的节能分析与机械功能实现

废气能量回收利用是国内外内燃机行业的研究热点之一。为了达到缸内回收废气内能的目的,设计了六冲程发动机的工作原理;以ZH1105W型四冲程单缸柴油机为设计基础与参考,以实现曲轴与凸轮轴转速比3∶1为目标,分别计算了进气凸轮的全包角、排气凸轮的全包角及排气凸轮两个凸起的相对相位角、异名凸轮相对相位角,凸轮轴正时齿轮的齿数、分度圆直径、齿顶高、齿根高、齿顶圆直径、齿根圆直径及基圆直径等参数;选择了正弦加速度曲线作为凸轮型线方程,选择6 mm与3 mm两种排气凸轮部分排气凸起最大升程以及ZH1105W型六冲程单缸柴油机进排气凸轮的设计图;绘制了凸轮轴的效果图。研究结果表明:凸轮轴机械设计可以实现六冲程发动机的工作原理。

竖井旋流泄洪洞出口体型优化研究

为对某竖井旋流泄洪洞出口体型进行优化,提出了一种新型出口形式,通过多组物理模型试验获得了初步的优化设计原则,并结合数值模拟综合验证分析。结果表明,出口结构前端为竖向环状水跃与横向淹没水跃相连的二级掺混消能区域,湍动能大,消能效果显著,大泄量下总体消能率相对提高10%;后部水流流态转化平顺,低速平稳流出;底板压强分布合理,时均值前大后小,均方根值较小且相对减小25.26%,底板安全稳定有保障。

竖井旋流泄洪洞不同衔接段体型对竖井底板压强的影响

结合某超高水头、大泄量竖井旋流泄洪洞的水工模型试验,对竖井与导流洞衔接段体型进行优化研究,重点比较了不同衔接段体型竖井底板的脉动压强。试验表明,当压坡出口面积增大时,水流紊动程度增加,竖井底板所受的最大脉动压强增大,且竖井底板出现最大脉动压强的工况也发生改变;通过分析压坡口面积与竖井底板所受最大脉动压强值之间的关系,引入了单位水体能量消耗量的概念,竖井水垫区单位水体需要消耗的能量越多,竖井底板所受的最大脉动压强就越大;加深消力井深度、沿长压坡长度及改变压坡孔口数量,均不能降低竖井底板所受的最大脉动压强。

堰塞体溃决离心模型试验供水系统关键技术研究

堰塞体溃决洪水洪峰流量及洪水时程曲线特征的预测是堰塞湖应急抢险及下游风险控制方案制订的重要依据。堰塞体溃决的离心模型试验,在研究堰塞体溃决机理、溃决过程及溃决洪水的历时曲线特征方面独具优势,但离心模型试验供水系统的设计,涉及到从外部静止状态到高速旋转状态的模型中连续供水,同时还要保证堰塞体溃决过程中上游水位为设定的常水头,是堰塞体溃决离心模型试验中的关键性的一大难题。本文围绕以上难题,设计了一种环形水箱以解决从静态到动态模型的连续供水问题,通过理论分析,确定了环形水箱中可提前注入的最大水量。另外在试验箱设置了竖井式溢流口,可以排出高出设定常水头的水体,保证了上游水位的稳定。通过以上设计有效地解决了供水系统中的关键难题,并在后续堰塞体溃决离心模型试验中得到了验证。