水泵水轮机“S”形区全流道数值模拟

为了解决水泵水轮机"S"形区所导致的水泵水轮机在水轮机工况并网困难问题,研究了水泵水轮机"S"特性工作区域的内部流动情况,选取国内某抽水蓄能电站模型水泵水轮机水力模型作为研究对象,进行几何建模,并借助计算流体动力学软件CFX进行全流道数值模拟.模拟采用了区别于传统RANS模型更为精细的分离涡模型进行计算,得到了水泵水轮机内部的流动状态以及外特性参数,并同模型试验值、理论分析结果进行对比验证.结果表明:分离涡模型的计算结果可以达到很好的精度,转轮流道内的流场与理论分析结果相吻合,外特性与试验值相吻合,仿真计算误差小于3%;随着流量不断减小,转轮进口流动分离现象逐渐增大,最终发展成旋涡对流道造成堵塞,堵塞还将引发转轮与双列叶栅之间的相互作用,导致整个流道流动不稳定性的产生.

混流式水泵水轮机泄漏量的计算及分析

为了确定混流式水泵水轮机泄漏量的大小,分别采用基于经验参数的理论公式法和基于N-S方程、RNG k-ε湍流模型、结构化网格技术的CFD数值模拟法,对某大型可逆式水泵水轮机分别在60%,70%,80%,90%的导叶开度下进行了泄漏量计算,并对2种方法的计算结果进行了对比分析.结果表明:理论公式法涉及经验参数的选取,对计算经验的依赖程度较大,具有一定的盲目性和不准确性,同时在对机组水轮机工况下的泄漏量进行计算时,由于各个工况点的水头相等,导致计算出的不同工况下机组泄漏量曲线是一条平行直线,并没有反映出泄漏量随工况变化的真实规律;将CFD数值模拟法计算的性能曲线与试验性能曲线进行比较,结果显示吻合度较高,验证了CFD数值模拟法的正确性及对间隙泄漏问题计算的可行性,可以较为准确地描述间隙泄漏问题,克服了理论公式法在计算时出现的弊端.

迷宫密封三维网格划分方法及数值计算

为了解决迷宫密封三维网格划分难点,本文应用ICEM网格划分软件,以某抽水蓄能电站原型机的迷宫密封为例,分别采用整体关联法和2D转3D法对机组迷宫密封进行三维结构化网格划分,分析2种网格划分方法的各自特点,指出2D转3D法更加简单、快捷.对含迷宫密封的整机全流道进行数值模拟,计算了60%、70%、80%、90%导叶开度下机组的外特性,并与试验数据进行比较,结果的吻合度较高,说明此种方法能够更为精准地预测机组性能,可以比较准确地描述迷宫密封间隙流动,也验证了迷宫密封三维网格划分的准确性.

水泵水轮机泵工况小流量区压力脉动预测

为了研究水泵水轮机偏工况下的导叶内部的压力脉动特征,本文比较分析了非定常雷诺平均模拟方法URANS和脱体涡模拟方法DES两种方法预测压力脉动特征的可行性,结果表明,DES可以用来预测压力脉动特征,最后,重点对泵工况Q/QD=0.15工况点的压力脉动的时域和频域特征进行了分析,得到固定导叶和活动导叶内部的压力脉动主要是低频成分,为转轮通过频率的11.27%。此外,固定导叶内部的压力脉动没有受到转轮内部的影响,而活动导叶内部则含有转轮通过频率成分。

水泵水轮机流动CFD模拟的研究进展

简要介绍水泵水轮机数值模拟实践中三个主要流动预测问题(性能预测、压力脉动预测、过渡过程模拟)的特点,首先对驼峰曲线和"S"特性曲线预测采用湍流模型以及计算结果进行了分析和阐述;在压力脉动预测的数值模拟中,重点对时间步长和网格尺度的选择进行了说明,并强调了水可压缩性对非定常计算的重要性;最后对过渡过程计算中出现的两种计算变转速问题方法进行了概述,并简单介绍了基于一维和三维耦合的过渡过程计算新方法。