阻抗孔位置及直径对含长连接管调压室阻抗特性和三维流场影响研究

含长连接管的调压室可通过在连接管内设置小于其管径的阻抗孔来增强调压室的阻抗特性。为研究长连接内阻抗孔的位置及直径两种因子对此类调压室阻抗特性的影响规律,以水头损失系数和流量系数为优化目标,以位置和直径为优化变量,基于正交优化设计方法和CFD数值模拟软件,计算分析了各组合方案下的调压室阻抗系数和三维流场的变化规律。结果表明,阻抗孔前后水流湍流强度增幅明显,距离连接管两端端部越近,对调压室大井和管道系统内流场影响程度越大;当阻抗孔位于连接管顶部与调压室大井连接处,可最大程度发挥阻抗孔的阻抗效果,以阻抗孔与连接管管径比0.8为例,水头损失系数增幅约30%;连接管直径增大有效降低调压室局部流场压强最值浮动范围;阻抗孔位于靠近连接管顶部且不在大井连接处时,水流流出调压室时连接管及下游隧洞总体湍流强度较小,流场更稳定。

多级轴流压气机末级串列静子三维优化设计与分析

为充分挖掘串列叶片对压气机扩稳增效的潜能,在对多级轴流压气机末级静子串列改型的基础上,选取不同叶高处前后排叶片相对位置、负载分配、弯掠特征及端壁轮廓等25个参数为设计变量,开展某工业用6.5级轴流压气机末级串列静子叶片与端壁的一体化优化设计研究,并采用随机森林方法对串列叶片几何参数进行特征重要性分析,提炼出串列参数设计指导。结果表明:优化后压气机末级在设计工况、近喘工况和近堵工况下的绝热效率分别提升4.81%、3.37%和8.195%;对于末级串列静子,最优串列参数随叶高变化而变化;调整前后叶片的弦长比与弯角比以实现串列叶片负荷前加载、调整叶片后掠与反弯以降低叶片端壁处负荷、设置叶中部分更大的周向交错度使缝隙区流体充分加速,均能有效降低末级串列叶片流动损失;串列叶片缝隙区尺寸,尤其是周向交错度,较其他参数对串列叶片性能的影响更为显著。研究成果应对压气机三维串列叶片设计具有参考价值。

二三维校验在工程设计中的探索和实践

本文介绍了二三维校验的功能,描述了不同设计软件平台间二三维校验的的配置及流程,分析了基于流程图设计软件的二三维校验的具体规则,保证了二三维的一致性,从而提高了实际工程设计的准确度,加快了设计进度。并对不同设计软件平台间的二三维校验在未来的核化工应用前景进行了初步探索。

多级涡轮三维气动优化设计的可行性分析与实现

多级涡轮三维气动优化设计由于计算量大、计算时间长、变量样本空间过于庞大,在实践中往往设计周期长,且难以有效实现。随着计算机硬件和计算软件的发展,计算能力已经大为改善,多种设计方法亦实现了有效融合。大力开展多级涡轮三维气动优化设计研究,将传统设计方法与现代自动优化设计方法相结合是解决前述困难,实现多级涡轮优化设计的一个有效途径。文中分析了将准三维设计和多级局部优化联合实现多级涡轮三维设计的可行性,给出了一个多级涡轮气动优化设计流程。准三维设计主要是S2流面正问题计算,通过准三维设计进行初步设计,初步提高性能,确定总体参数,为下一步的优化设计打下基础。然后采用多级局部优化设计,多级局部优化过程使用Numeca/design 3D软件,优化联合采用人工神经网络和遗传算法,通过提高局部性能来提高总体性能。流场计算采用全三维粘性流N-S方程求解,并以一个3级涡轮和一个4级涡轮为例,说明此方法的可行性。

混流式喷水推进泵三元设计及数值试验

为了快速、准确地设计出高质量喷水推进泵,采用三元反问题计算与正问题计算相互迭代的方法对某混流式喷水推进泵进行了设计.基于三元的方法对喷水推进泵叶轮进行设计,把叶轮内的三维流动分解为周向平均流动和周向脉动流动,周向平均流动方程直接由三维Euler方程作周向平均导出,周向脉动流动由Clebsch变换建立起控制方程;用置于叶片中心面上的涡来代替叶片对流场的作用,而叶片形状以满足流动边界条件迭代确定.用考虑流体粘性的雷诺时均方法(RANS)对所设计泵进行数值试验,计算结果表明:所设计泵在设计点效率达到90.5%,设计转速下喷泵NPSHr远小于设计指标,并且在较宽的流量范围内具有良好的水力性能,验证了设计方法的准确性和有效性.

利用三维紊流数值模拟进行离心叶轮设计比较

通过设计工况和非设计工况下叶轮内三维紊流数值模拟 ,比较了两种离心叶轮中的内部流动。以时均的N S方程和标准k ε模型为基础 ,在贴体坐标系中运用SIMPLEC算法进行计算。计算得到了两种叶轮内的流速、压力场分布。预估了水力效率 ,并与效率试验值进行了比较。计算结果表明 ,三维扭曲叶片叶轮在流速场、压力场分布。

“可控涡”法设计离心叶轮的应用研究

详细介绍了用"可控涡"法设计离心叶轮时叶片涡给定的几种方法,通过编制程序确定了叶片涡rCu在子午流面上的分布。并利用确定的可控涡对一离心叶轮进行了反问题设计。计算结果表明:速度分布合理,满足设计要求。

磨盘山水库坝基渗透稳定研究

磨盘山水库兴建遇到的主要地质问题是坝基渗漏及渗透稳定问题,将影响水库工程效益的发挥和大坝的安全运行,需采取适当的渗控工程措施。通过对坝基土颗粒组成及结构的分析,判别可能发生渗透破坏的类型,确定抗渗比降和允许比降。应用Visual MODFLOW进行水库坝区渗流场的三维渗流数值模拟分析,通过对18种渗控计算方案渗流场、渗流要素及防渗效果的统计分析,依据坝基土的允许比降,在安全、经济、合理原则的基础上,确定哈尔滨市磨盘山水库坝基渗控设计首选方案为:左岸防渗长度200 m、帷幕灌浆标准5 Lu。

汽轮机调节阀设计的新思路

在分析了现有汽轮机调节阀设计方法的基础上指出其不足,并提出了阀门设计的新思路。在新思路中引入数值计算的步骤,通过对调节阀流场的数值模拟,掌握阀门内部的细节流动信息。在此基础上找出流场不合理的问题所在,并通过适当措施改善和优化内部流场结构,以达到提高阀门气动性能的目的。然后对优化后的阀门进行模型试验,最终完成阀门设计。此外还研究了调节阀三维流场的计算方法,并根据新的阀门设计思路中所提出的以数值计算为依据来优化流场的思想,对一具体算例进行了数值计算,针对流场中所存在的问题,对阀门型线进行适当的调整,从而改善了气动性能。

基于三维流场计算的变矩器改型设计

为获得满足使用要求的变矩器性能,利用CFD软件对液力变矩器内流场进行了三维流场数值计算和分析,在此基础上,对原有变矩器作改型设计,以期得到分布合理的内流场,从而使改型后的变矩器具有更优的外特性.数值仿真表明,变矩器原型涡轮流道内存在的局部高压区和逆压区在改型后被消除,流场分布更合理.外特性试验结果显示,改型后的变矩器性能大大提高,完全满足设计要求,改型设计效果良好.

涡轮高载荷动叶片设计及级三维流场数值分析

针对一个涡轮的典型级,减少动叶片的数18只,采用参数化叶型法重新成型三维叶片的五个截面叶型,用Fluent分别对各截面进行粘性S1正问题流场分析计算,然后将5个截面沿径向以各截面的重心积迭形成三维叶栅。对新成型的叶栅和原叶栅组成的涡轮级分别进行三维粘性流动分析,表明新设计的叶栅叶片载荷增加15%,而效率基本保持不变。

矿用对旋式轴流通风机扩散器结构多目标优化设计

以矿用对旋式轴流通风机为研究对象,应用粒子群优化算法对其扩散器结构设计参数进行了优化。首先,应用实验设计方法研究了通风机扩散器结构设计参数与通风机全压及效率之间的关系。研究结果表明:随着扩散器芯筒尾部半径R1的增大,通风机全压会先降低而后增高;通风机全压随着扩散器出口截面半径R2的增大而减小,随扩散器长度L1的增大而增大。通风机效率随R1、L1的增大而增大,随R2的增大而减小,且L1对通风机效率的影响最为显著。然后,以通风机全压及效率为优化目标,以扩散器结构设计参数为设计变量,应用粒子群优化算法对其进行多目标优化。

基于载荷分布的潜水轴流泵叶轮与导叶水力设计

对潜水轴流泵进行三维反问题设计,以水力效率为设计目标,提出叶轮、导叶适合的载荷分布形式。通过正交试验设计、单因素分析和数值模拟的方法研究载荷参数对潜水轴流泵内外特性的影响,得到水力效率较优的载荷分布形式:叶轮叶片为前载型,导叶叶片为轮毂中载、轮缘前载型。具体的载荷参数取值范围:对于叶轮,斜率取值范围为-1~0,前载点取值范围为0.25~0.45,后载点取值范围为0.55~0.75;对于导叶,轮毂斜率在0附近取值,轮缘斜率取值范围为0~0.75,轮毂前载点取值范围为0.25~0.45,轮缘前载点在0.25附近取值,轮毂后载点取值范围为0.55~0.75。叶轮设计中发现:前载型叶片对原泵叶根尾缘的二次流有改善作用。导叶设计中发现:由于潜水轴流泵导叶的扩散式结构特点,导叶近壁面易出现分离涡,轮毂中载、轮缘前载型叶片能够有效地抑制导叶近壁面的涡分离。

HL240转轮改型设计与研究

本文运用近年来水轮机设计中取得的一些最新成果，结合新疆伊犁团结水电站混流式水轮机的增容改造，在不改变引水部件和尾水管的形状、参数及转轮与主轴联配关系的前提下，对转轮的上冠、下环型线及叶片进出口边的轴面投影进行了改型设计，应用三维流Ｓ２流面有旋流动的反问题计算重新设计了转轮。新转轮在１８ｍ水头下机组出力达１２５０ｋＷ，较原机组增大２５％，且运行平稳、振动小。

离心通风机整机损失数学模型的研究及优化

采用两类相对流面的三元流动理论 ,即准三元流动理论 ,求解出离心通风机中叶轮、蜗壳等主要元件流道中速度分布的规律 ,建立起依赖于此速度分布的损失计算公式。考虑各项损失之间的相互关联和影响 ,建立起一个包含 2 6个系数的风机整机损失数学模型。利用已有的后向离心通风机的试验数据 ,采用最优化的方法确定损失模型中的各有关系数。

某汽轮机弯曲叶片级的改型计算及流动分析

在四种不同弯曲静叶方案下利用CFD流场计算软件NUMECA对某汽轮机弯曲叶片级的内部三维流场进行了数值模拟。根据数值研究结果分析了不同弯静叶方案下级内流动特性、气流参数的变化,给出了四种静叶方案的级效率。研究表明本文采用的弯导叶方案没有提高级效率。本文最后分析了叶片弯曲对静叶栅内马蹄涡位置与流动结构的影响。

轴流压气机叶片准三维自动优化设计

为提高轴流压气机叶片气动设计效果,将叶片准三维设计方法与叶型自动优化技术相结合,构建轴流压气机叶片准三维自动优化设计平台。在叶片三维数值计算结果中提取总压损失系数径向分布,反馈到S_2流面计算程序,替代原有的基于试验数据的损失模型,重新进行通流设计,提高S_2流面流场计算精度;S_1流面叶型设计采用并行遗传算法与叶轮机CFD方法相结合的叶型自动优化方法,以数值寻优代替叶型气动外形的人工调整,减小对设计经验的依赖。运用设计平台,对一设计流量6.3kg/s,设计压比2.07的轴流压气机第一级转子进行气动设计,得到径向三维叶片,设计点流量、总压比均接近设计目标,等熵效率接近90%,失速裕度达15.5%,结果令人满意。采用三维优化方法进一步进行叶片积叠线弯、掠设计,在失速点到设计点的稳定工作范围内效率均得到了1%的提升。

基于水力设计的轴流泵叶片的三维建模方法

在实际设计轴流泵叶片时常采用圆柱层间无关性假设,设计被简化为平面直列叶栅的绕流命题,由二维设计结果无法直接检查叶片几何形态.在简要说明轴流泵水力设计原理及过程的基础上,通过实例介绍直接应用叶片水力设计结果与数据,包括对叶片几何形态有控制作用的等高线,实现叶片三维建模的思路和方法.采用该方法获得的叶片三维模型将真实准确地反映设计叶片的真实几何形状,与已报道的一些轴流叶片建模原理及过程有重大区别.可以提高最终成型叶片压力面和吸力面的光滑性,改进和提升叶片水力和空化性能.

机械三维软件在煤矿BIM设计中的应用

介绍了机械三维软件在煤矿建筑信息化模型(BIM)设计中应用的必要性及其主要特点,阐述了机械三维软件在煤矿建筑信息化模型(BIM)设计中的相关设计流程,分析了在煤矿建筑信息化模型(BIM)设计应用中存在的问题。

计算机数值模拟在水轮机水力分析中的应用简述

基于雷诺时间平均Ｎａｖｌｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的三维紊流粘性流动数值模拟已被成功地应用于预测水轮机各过流部件的流动特性和能量损失，并具有重要的实用价值，本文对近年来这一领域的部分研究成果进行了简要的回顾与综述。