叶型逼近求解水泵水轮机双向流动的方法

为了求解水泵水轮机转轮内部的双向流动,提出了基于全三维转轮叶片设计模型的叶型渐近方法.该方法从水轮机方向设计目标叶型,并得到水轮机方向流场.再利用设计程序,从水泵流动方向设计叶型,用单纯形加速法控制速度矩分布变量,使得该叶型逐步逼近目标叶型,并得到水泵方向的流场,即得到同一叶型的双向流场.根据计算出的流场可以预估转轮的双向能量性能与气蚀性能.对一高水头水泵水轮机进行了设计计算,结果表明,该方法是可行的.     

双流道叶轮内部三维定常湍流数值模拟

对某双吸离心泵的双流道叶轮内部的定常三维湍流进行了全流道数值模拟以研究其内部流动规律。计算基于Reynolds时均Navier-Stokes方程,采用了标准k-ε湍流模型,压力速度耦合使用SIMPLE算法。计算得到了叶轮进口和水平截面的速度矢量图、叶片压力面和吸力面以及叶轮盖板的压力分布等值线图,并对其进行了分析。结果表明全流道计算可以较好地模拟双流道叶轮的内部流动,尤其是叶轮进出口的流动,并可对泵的外特性做出预估。计算结果有助于深入了解双流道叶轮内部流动机理,指导叶轮的水力设计。     

水力机械三维分离准则的探讨

水力机械的分离为三维流动，三维流动的侧向压力梯度产生边界层的二次流动。文中将边界层内的速度分布分为近壁粘性层和接近于主流的外层两部分，通过研究垂直于主流方向的二次流动和主流的相关性，结合三维分离线的邻近流动特性分析提出了通过主流流场参数和沿流向的二维边界层流动来判断三维流动分离的准则。在垂直于三维分离线的截面内，其流动性态和二维分离相类似。边界层的二次流动和侧向压力梯度，以及二者的相互作用是影响水力机械三维流动分离的重要因素。当主流逆压梯度的方向与二次流动的方向均在主流方向一侧时，流动的三维效应使得三维流动比二维流动不容易分离。当主流逆压梯度的方向与二次流动的方向分别在主流方向的两侧时，三维流动较易产生分离     

高速泵内三维非定常湍流激振计算

针对某一高速泵系统的诱导轮叶片在实际运行时出现裂纹断裂现象,利用三维Navier-Stokes方程和RNG湍流模型,并在转动部件与静止部件间采用滑移网格技术建立交互界面,对高速泵内多级动静干扰引起的三维非定常湍流进行了计算,得到了诱导轮内部流体压力脉动的主要特征。计算结果表明,诱导轮全流道内流体压力脉动的频率成分一致,在某一转速范围内出现与叶片固有频率接近的频率成分,它是造成诱导轮叶片出现裂纹的主要原因。说明利用滑移网格技术及RNG湍流模型,可以模拟三维非定常湍流的激振问题。     

基于涡动力学的可逆转轮双向流动诊断及优化设计

为了诊断可逆转轮的三维流场,引入局部涡动力学诊断方法,从叶片对流体做功能力分析过流部件的设计状况。通过对沿流线的截面上总压流的分解,找到对总压流产生不良影响的动力学根源和位置。根据诊断结果,通过在设计中改变叶片的环量分布,对可逆转轮进行了改进,提高了转轮的效率和气蚀性能。可逆转轮数值实验结果表明:在水泵工况,改进前后的转轮效率分别为91.3%和92.1%;在水轮机工况,改进前后的转轮效率分别为91.9%和92.4%;改进后气蚀系数降低了0.012。     

基于尺度相似假设的大涡模拟动力方法

当前的大涡模拟动力方法对G erm ano等式中的两个尺度的亚格子应力均使用相同的亚格子基模型。这样为求得基模型系数,必须假定该系数在测试滤波操作下保持不变。但实际上该系数存在剧烈的脉动,与假定并不一致。该文提出的方法对以上两个应力分别应用亚格子基模型和尺度相似假设。这样就无需对系数分布做出假定并保证了方法的内在一致性。用该方法对R e为104的方腔流动进行了大涡模拟。结果表明该方法对流动统计量的预测有所改进,并可有效消除亚格子模型系数的奇异性。     

抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化

为了改善抽水蓄能电站的传统两段导叶关闭规律优化效率较低的缺陷,对一种先延时再直线关闭的特殊关闭规律进行了研究。采用延时直线关闭规律和两段关闭规律对不同转轮特性、不同额定水头的抽水蓄能电站进行了过渡过程仿真计算并对结果加以比较。延时直线关闭规律能显著地降低最大水击升值和机组转速升值,并且仅有两个控制变量,因而易于优化。在其延时段,可利用可逆机组甩负荷后转速上升和机组流量相互抑制的特点而提高关闭规律的优化效率。     

三峡转轮内部流动的全三维欧拉解

水力机械内部流动非常复杂,是强三维流动,只有用三维数值方法计算才能获得比较满意的结果。本文对水轮机转轮内高度复杂的流动进行了三维无粘数值计算。计算建立在三维Ｅｕｌｅｒ方程基础上,速度场和压力场的求解方法为速度、压力修正算法即ＳＩＭＰＬＥＣ算法,并且对固壁条件的给出提出了一种新的方法。最后对一真实的模型转轮进行了计算     

虚拟阻抗法在水电工程仿真自动建模中的应用

在大型水利水电工程中 ,管道系统结构复杂 ,而且包含各种非管道元件 ,在该类系统的仿真中初值计算通用性很差 ,影响了系统仿真的自动建模。该文基于管网的恒定流计算方法 ,同时考虑各种非管道元件的特性 ,提出一种新的包括各种非管道元件在内的管网计算方法——虚拟阻抗法 ,解决了初值计算通用性差的困难。该方法适合各种复杂的管道系统布置 ,计算结果合理 ,使大型水利水电系统仿真的自动建模得以真正实现     

水泵水轮机转轮特性描述新方法及其工程应用

针对抽水蓄能电站仿真中Ｓｕｔｅｒ法描述水泵水轮机转轮特性时的小开度问题和多值问题，提出了一种以ｘ＝ａ１／ｅｖ１为横坐标来描述水泵水轮机特性的方法——对数曲线投影法。该方法不仅解决了导叶零开度、小开度转轮特性描述问题和转轮特性描述的多值问题，而且对压力平衡方程的满足是显式的，使寻找工况点常用的多变量求极值变为只针对ｘ的单变量求极值，便于求解，并具有较高精度。新方法在大开度区的计算结果与Ｓｕｔｅｒ法基本一致，而在零开度附近没有异常的压力脉动。新方法适应现代流体工程动态仿真的需要。