基于CFD的转轮叶片对虹吸式水轮机水力性能的影响分析

为了更加高效地利用超低水头水力资源,设计了一种采用虹吸式出水流道的轴流式水轮机。针对这一形式的水轮机,在设计水头和额定转速下采用CFD进行三维数值模拟,计算各过流部件的水力损失,研究水轮机的水力性能。通过改变转轮叶片出水边翼形,对比分析转轮出口水流流态与虹吸式出水流道水头损失的关系,研究不同叶片对虹吸式水轮机水力性能的影响。结果表明,在水头、转速和导叶开度相同的情况下,各修改方案中叶片3使得出水流道水头损失较小,其对应的平均涡角为13.26°,出水流道水头损失为0.135 m,水轮机的效率也较高(为89.33%)。此外,选取效率较高的叶片,改变叶片数量,分析其对虹吸式水轮机水力性能的影响。     

水轮机全蜗壳圆形断面的水力优化设计方法

针对目前水轮机蜗壳常规水力设计方法中存在的不足,合理划分水轮机蜗壳内水力损失的组成,建立水轮机蜗壳内的水力损失计算模型,改善水轮机蜗壳的水力性能.以水轮机蜗壳的水力损失为目标函数,以沿水轮机蜗壳周向断面的速度矩分布规律为设计变量,对水轮机蜗壳进行优化设计.通过实际编程计算证明,采用变速度矩法设计出的水轮机蜗壳达到了减少水力损失,提高水轮机蜗壳水力性能的目的.     

基于VOF模型的抽水蓄能电站全过流系统水轮机工况数值模拟

为了更加全面地分析抽水蓄能电站水轮机工况的流动特性,建立包括引水隧洞、调压井、高压管道、水泵水轮机以及尾水隧洞的全过流系统几何模型,采用两相流VOF模型对不同导叶开度的水轮机工况进行三维湍流数值模拟,计算各过流部件的水力损失,并详细分析了机组段流场。结果表明:抽水蓄能电站的水力损失主要发生在机组段,而输水系统的水力损失相对较小,约占总水力损失的18.6％;导叶开度不同从而引起叶片压力面与吸力面的压力差不同,这是导致转轮水力损失不同的主要原因;尾水管内的流态与导叶开度有关,开度越小,在尾水管进口处越容易形成回流,水力损失越大。      

浅析水力原因引起的水轮机振动及其处理方法

水轮机振动是水电站运行中的常见异常现象,简要分析了水轮机振动的水力原因,并提出了解决办法。     

对《330工程五叶片轴流式水轮机水力试验的一些结果》的分析

本文从十个方面对《330工程五叶片轴流式水轮机水力试验的一些结果》作了比较全面的分析,系统地阐述了叶栅几何参数对“330”五叶片轴流式水轮机水力性能的影响。     

斜流式水机轮

1、概述 当分析比较斜流式水力机械与转浆式和混流式在使用水头方面的情况时,可以发现斜流式水轮机比转浆式水轮机具有更大的水头范围,并有着把它扩展到混流式水轮机水头范围的趋势。无论是水轮机或者是逆式水力机械都是如此。     

大广坝水电站水轮机提效增容改造研究

基于海南大广坝水电站水轮机改造项目,通过分析电站运行中存在的水力不稳定现象和水轮机效率水平偏低的原因,提出了水轮机的改造方案和目标;讨论了水力参数和设计理念;介绍了改造前后转轮流道的本质差异。通过全流道数值仿真计算,定性评估了改造后水轮机的稳定性,定量标定了水轮机的效率水平,预期了模型水轮机的综合特性曲线。结论认为,改造后模型水轮机最优效率大于93.8%,额定效率91%,加权平均效率89.3%;原型水轮机最优效率95.1%,额定效率92.4%,加权平均效率90.8%;与改造前相比,加权平均效率增幅可达2.0%。     

水轮机尾水管涡带诱发的转轮横向激振力计算

针对引起水轮机机组振动最主要的振源——尾水管涡带,建立了一种计算水轮机转轮轴系横向激振力的可行性方法。通过对尾水管涡带对转轮流场影响方式和前人试验、数值结果的调查研究,建立了转轮出口延伸处涡带对转轮内流体的扰动简化模型,将这种涡带扰动流场作用于转轮三维紊流流场计算模型上,最终计算得到了不平衡横向激振力,可以作为轴系分析的已知外力,为水轮机轴系动力分析提供必要的数据。     

水轮机叶片裂纹问题综述

水轮机转轮,尤其是中、高比速混流式水轮机转轮中的裂纹现象,在世界各地普遍存在。本文总结了现在普遍预防裂纹的措施,应从水力、结构设计,制造和运行等多方面入手。如:优化水力参数,优选材料,进行静强度计算和疲劳分析、避开共振分析,采用成熟的焊接工艺,减小应力集中,优化运行等。对大型混流式水轮机转轮,应实施可靠性工程,切实抓好精心设计、精良制造、合理运行三大环节。     

基于CFD灯泡混流式水轮机转轮水力设计的研究

将混流式水轮机的转轮应用于灯泡式机组中,介绍了这种灯泡混流式水轮机的基本原理,并采用CFD软件辅助进行了流网划分、流线绘制、轴面速度的计算及其曲线的绘制.在模拟内部流场的基础上,对90米水头段的转轮进行了水力设计与转轮型线的绘制,为水轮机转轮的水力设计提供了进一步的研究方法.     

液力透平的数值计算与试验

设计了液力透平试验台,对一单级液力透平进行了试验,得到了外特性曲线.采用全流场和结构化网格技术对液力透平内部流动进行了数值计算.分析了液力透平在不同流量下的压力场和速度场,得到了内部流场的分布规律.应用速度三角形对液力透平叶轮和尾水管内部速度场随流量变化规律进行了研究.结果表明:离心泵反转可用作透平运行,并具有较高的效率;最高效率的数值计算与试验结果相对误差为4.85％;透平内部的压力从蜗壳进口经叶轮到尾水管逐渐减小,进出口压差随流量增加而逐渐增加;在透平叶片背面和工作面存在漩涡区域,漩涡位置和区域大小随流量而变化;在尾水管横截面上存在的圆周速度分量随流量而变化.     

含沙水流在水轮机中的流动分析研究

本文从固液两相流的动量方程出发,研究了水轮机蜗壳、导水部件及转轮中的含沙水流运动规律。推证了含沙水流在水轮机中流动时,其沙子和液体的流动属于分离流动,即沙子和液体的运动速度和运动角是不相同的,且沙子质量越大,差值越大;并指出在水头相同时,水中含沙时水轮机的效率一般低于清水时的效率;进而分析了水轮机各过流部件的泥沙摩损规律。     

中小型水电站水轮机的磨蚀与防护

水轮机在含沙水流中运行时，常遭到泥沙磨损和磨蚀破坏。本文主要介绍作者近年来在中小型水电站，对水轮机的易磨蚀部件进行修复、修型、改型等抗磨蚀措施方面的实践情况。通过综合治理，使水轮机出力增加，抗磨蚀性能提高。     

轴流式水轮机轴向力的试验研究

介绍了模型试验中轴向力的测定、轴流式机组轴向力的一般变化规律、下游水位和机组顶盖补气对轴向力的影响等。提出了导叶全关时机组的负轴向力与下游水位的关系可按费洛德数相等进行原模型换算；机组甩负荷时，顶盖补气能有效地减小抬机力和转速升高；以及在数值计算中应以模型实测轴向力特性为基础建立数学模型计算水轮机动态过程中轴向力的变化规律才能有足够的精度，否则将造成较大的误差而无实用价值。     

Research on hydraulic wind turbine semi-physical simulation platform

According to a research on the 30 kVA simulation experimental platform of hydraulic wind turbine,its basic structure,composition and operation principle are expounded in this paper.An inverter motor is used to simulate the wind turbine,while a similarity calculation method is applied between the small and large wind turbine.A fixed displacement pump-variable motor closed loop is used as the main transmission system,and a self-excited synchronous generator generates electricity through the grid connection.The experiment and simulation study on the speed and power control of the hydraulic wind turbine is conducted,based on the experimental platform,thus correctness and progressiveness of the experiment platform is further verified.The experimental platform study lays a foundation for further research on the characteristics of hydraulic wind turbine.     

Three-Dimensional Simulation of Unsteady Flow in a Model Francis Hydraulic Turbine

For Francis hydraulic turbines, unsteady flow caused by vortex ropes in the draft tube leads to a problem of stability in operation. The unsteady flow field ef a model Francis hydraulic turbine was simulated under part-load operation. A sliding mesh model was used to calculate a time-accurate solution for the strong rotor-stator interactions between the runner and guide vanes, and the draft tube. Based on threedimensional incompressible Reynolds averaged Navier-Stokes equations and on a renormalization group k-ε turbulence model, spatial discretizatien was obtained by using the finite volume method with unstructured grid elements, and a second order fully implicit scheme was applied for time. Pressure fluctuations in the draft tube were recorded and analyzed via a fast Fourier transform calculation. The results were compared with the experimental data, and shew that the vertex rope in the draft tube and the induced pressure fluctuations are well simulated.     

基于液压表决的汽轮机保安系统

本文提出了一个三重冗余的汽轮机保安系统,它且有三个安全独立的超速保护电液控制通道,三个通道的输出压力经一个三中取二液压表决器表决处理,表决结果再由一个高可靠及高响应平板式液压阀进行液压放大,最终利用这个放大了的液压信号去控制汽轮机进汽口的快关阀图３,参２     

岩滩水电厂水轮机转轮动应力测试

通过动应力测试,得出水轮机转轮叶片的动应力变化规律,结果表明：动应力过大是引起岩滩水电厂３＃机组转轮叶片产生疲劳裂纹的主要原因之一。     

基于遗传算法的水轮发电机组模糊调速器的研究

针对水轮机调节系统模糊控制存在的问题 ,结合遗传算法在水轮机组控制中的应用现状 ,提出了一种采用遗传算法在线优化模糊隶属度函数的方法。仿真结果表明 ,该方法可以自适应地跟踪控制对象的参数变化 ,有效地对模糊控制器进行在线优化 ,从而为水轮发电机组的在线智能控制提供了一条有效途径     

水泵-水轮机的水力特性

本文分析了水泵-水轮机的基本特性,绐出了比转速和扬程、效率、汽蚀系数等关系的经验曲线,同时还分析了作为水轮机和泵两种运行状态时的一些特殊现象,并分别指出其运行时的限制条件以及泵状态时的最高效率点的设定和落差变动范围的选择。