-含沙水流对离心泵能量特性的影响

通过对三个叶轮含沙量从０～８８ｋｇ／ｍ３的大量浑水试验，分析其水力性能曲线的变化规律，讨论了离心泵抽送含沙水流时的扬程、效率和流量之间的变化关系；分析了含沙量对离心泵能量特性的影响．为抽送含沙水流离心泵的设计和工作性能的预测提供了依据．

含沙量对草地坡面径流泥沙沉积和水力特性的影响

通过室内模拟试验,在坡度为3°和9°、流量为20和60L/min条件下研究了不同浓度(0～350kg/m3)含沙水流流经草地的泥沙沉积过程及其水力学特性。结果表明,坡面泥沙沉积量随含沙量的增加而增大,3°时泥沙沉积率与含沙量呈正相关,而9°时沉积率与含沙量呈反势。坡度对泥沙沉积影响显著,而在相同坡度条件下,两种流量试验的泥沙沉积量无明显差异。相同坡面坡上部位流速小于坡下部位,且含沙量对坡面流速影响较小。在相同坡度和流量条件下,水流雷诺数随含沙量的增大而减小。3°时水流阻力系数和曼宁糙率均随含沙量的增加而增大,而9°时含沙量对阻力影响不明显,因此在土壤侵蚀较严重地区进行坡面水文过程演算时需考虑含沙量对缓坡糙率的影响。

高含沙水流挟沙力计算公式研究

基于现有各家水流挟沙力计算公式不能直接用于高含沙水流挟沙力计算的状况 ,本文引入宾汉切应力 ,并运用能耗原理建立了新的高含沙水流挟沙力计算公式 ,并利用大量实测资料进行了验证 ,验证结果表明 ,本文建立的高含沙水流挟沙力计算公式比现有各家公式概念清晰 ,与实测资料更为符合。

三峡工程水轮机的浑水特性和磨损特征

针对三峡工程水轮机的运行特点，采用长江天然泥沙进行了三峡水轮机模型浑水试验研究，其目的是了解水流挟沙对三峡水轮机性能的影响、水轮机转轮内泥沙磨损部位及相对强度等，为真机防护及运行提供依据．试验在中国水利水电科学研究院水力机电研究所高精度水力机械通用模型浑水试验台上进行．试验内容包括清浑水能量试验、清浑水临界空化性能与初生空化性能试验、清浑水水压脉动试验和泥沙磨损试验．结果表明，在三峡水电站过机泥沙条件下，水流挟沙对水轮机效率、运行工况及水压脉动的影响很小，而对初生空化影响比较大，即随着含沙量的增大，初生空化系数有增大的趋势．此外，为减轻磨损，汛期浑水工况下水轮机应尽量避免过大开度或超负荷运行，转轮抗磨防护重点部位为叶片出水边和下环内侧面．

含沙水流中翼型空蚀磨损试验

模拟水力机械内部流动环境,在收缩-扩散型试验段中对翼型进行了空蚀、磨损及两者联合作用破坏试验,观测表面破坏微观形貌并测量破坏深度分布规律。空蚀形貌呈较为规则的近圆独立蚀坑,其分布较为随机。根据颗粒对表面作用的不同,磨损形貌表现为冲击、铲削、犁耕及切削等类型。在较高固相质量浓度下,联合作用破坏形貌大多在极端的角度(90°或0°)以颗粒磨损形式出现,其尺度特征在翼型表面随位置后移远大于磨损形貌,宏观破坏深度明显比单纯磨损大;而在低固相质量浓度下,微观形貌为空蚀磨损共存。

水轮机活动导叶的耐磨设计及实验研究

通过对含沙水流条件下水轮机导叶的水力损失及磨蚀机理进行分析研究 ,重新设计制作了活动导叶的翼型 ,并与现行标准导叶在专门设计的模型实验台上进行了对比实验 ,得出了一些有价值的结果。

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.

论明槽挟沙水流的阻力

从挟沙水流的能量平衡原理出发 ,指出泥沙的运动从两个方面影响水流的阻力 :一是由于卡门常数的减小而引起的阻力减少 ,二是由于推移质泥沙的存在而引起的阻力增大。两者对阻力的作用正好相反 ,因而挟沙水流阻力比清水可能减小、增大及不变 ,取决于两者的对比程度。并从理论上给出了动平整床面挟沙水流阻力的计算公式 。

浑水波涌畦灌条件下的间歇入渗试验研究

本文依据大田浑水连续及浑水间歇入渗试验资料，探讨了浑水连续入渗和间歇入渗特性及其规律，研究了浑水泥沙颗粒级配组成对浑水间歇入渗的影响，建立了浑水泥沙物理性粘粒含量与减渗率大小的关系，此研究成果为进一步研究浑水波涌灌理论与技术奠定了基础．

基于流场数值模拟的蜗壳优化改造

针对以等速度矩设计的混流式水轮机蜗壳在含泥沙水流中长期运行时尾段磨蚀严重的问题,提出型线优化方案,利用数值模拟方法对改型前后的水轮机全流道进行数值验证,结果表明改型后的蜗壳鼻端速度降低,减小了磨蚀对水轮机的破坏。通过对比分析蜗壳改型前后的速度矩、速度切向分量平均值及液流出流角的变化规律,得到一种工程中切实可行的蜗壳抗泥沙磨损及提高水力性能的改造方案。实例应用表明,该改造方案有效可行,可在工程中推广应用。

用能耗极值原理模拟水轮机内含沙水流的数学模型

从连续介质流动的能量方程出发，推导了描述含沙水流的固液两相流的能量方程及能量耗散项表达式，并将能量耗散极值原理引入水轮机内含沙水流特性的研究中，从中得到了一些新的认识，并提出了一种全新的数学模型。

含沙水流在离心叶轮盖板腔体内的运动分析

根据含沙水流的运动特点,从固液两相流运动方程出发,从理论上定性分析了含沙水流在离心叶轮盖板腔体内的流动特性和速度分布规律,导出了叶轮盖板磨损强度与速度的关系以及影响磨损的因素.

含沙高速水流的磨蚀机理和掺气抗磨作用

含沙高速水流易引起过流面材料的磨蚀破坏。本文探讨了泥沙磨蚀机理,提出了影响磨蚀的因素;基于紊流猝发理论,建立了混凝土材料壁面磨蚀率的计算公式;根据试验数据导出了掺气水流中混凝土材料壁面磨损率的经验公式。研究表明,含沙水流对固壁材料的磨蚀率随掺气浓度、材料强度的增大而减小,随水流流速、含沙量的提高而增大。利用掺气可有效地降低过流表面的泥沙磨蚀率。

含沙水流条件下泵站的节能运行研究

从地处山西省运城市的夹马口引黄泵站的工程实例出发,通过对含沙水流条件下水泵机组的能耗进行计算,得出了不同含沙水流条件下的水泵机组的单方水耗电量。计算结果表明:当含沙量为1~4 kg/m^3时,24SAP-10型水泵的单方水耗电量低;在含沙量为4~7 kg/m^3时,800S-76型水泵的单方水耗电量低;在含沙量为7~10 kg/m^3时,1200S-76型水泵的单方水耗电量低;当含沙量超过10 kg/m^3时,以上3种泵型水泵的单方水耗电量均急剧增加。根据计算结果,提出了泵站节能运行的措施,以有效降低泵站的运行成本。

含沙水流条件下水轮机蜗壳优化设计方法

探讨了一种以蜗壳中的水力损失和泥沙磨损特征值为双目标函数，以沿蜗壳周向断面的速度矩分布规律为优化变量的水轮机蜗壳的设计方法．实际编程设计证明，设计出的蜗壳可降低水力损失，减轻泥沙磨损．

含沙水流情况下水轮机的汽蚀系数及吸出高度

本文以含沙水流时的伯努利方程为依据,从理论上推导了含沙水流时水轮机的汽蚀系数与吸出高度计算公式;并与清水时相比较,建立了含沙水与清水条件下水轮机的汽蚀系数及吸出高度的关系式;阐述了在含沙水流时水轮机吸出高度的确定方法与汽蚀性能的评价原则。其结果对防止或减轻含沙水流时水轮机的汽蚀及泥沙磨损破坏有一定的理论指导意义和实际应用价值。

含沙水流定常边界层的流动特性研究

本文在推导固液两相流动边界层数学模型的基础上 ,采用泊松 (Poisson)方程来生成网格 ,使网格的生成得到较好的控制 ,同时对方程进行适体坐标变换并利用有限差分法对之进行离散求解。

黄河沙坡头大型贯流式水轮发电机组设计中的关键技术问题

黄河沙坡头水利枢纽的水轮机是黄河中游径流水电站中第一个采用大型灯泡式水轮机。该电站泥沙、抗磨蚀要求 ,电网容量相对小对机组稳定性要求 ,径流式电站对机组设计参数的特殊要求 ,使本工程设计中存在一些需解决的技术难题。介绍该类型电站机组设计 ,以供同类电站设计之参考。

大石峡水电站水轮机防泥沙磨蚀综合措施

多泥沙河流水轮机过流部件的磨损和空蚀,会造成机组效率的严重下降,不但影响电站的经济效益,更关系到电站的运行安全。混流式水轮机在水头相对较高时,由于内部流速也相对较高,其过流部件的磨蚀问题会更加严重。依托新疆大石峡水电站,对水轮机的水力设计优化、水轮机过流部件的结构设计、泥沙磨损深度分析与大修周期预判、过流部件喷涂及现场修复方案等方面开展分析,提出多泥沙河流水轮机过流部件预防泥沙磨蚀的系统解决方案,为多泥沙水流中的水轮机防泥沙磨蚀提供借鉴。

含沙水流时水轮机工作参数的定义和计算方法

从两相流动观点出发,推导了含沙水流时的伯努利方程式,使其更能真实地反映含沙水流的力学特性;对含沙水流条件下水轮机的工作参数进行了定义,进而推出其具体计算方法。经过与清水条件下的伯努利方程及工作参数进行对比分析,得出了清水与含沙水流能量转换的不同特点。指出了在相同静水头下含沙水流时水轮机的工作水头小于单相液体的工作水头以及水轮机输出功率、效率等参数的变化规律和含沙量的关系。