贯流式水轮机尾水管设计与试验研究

从工程实际需要出发，研究了贯流式水轮机水平扩散型尾水管的水力性能，提出了这种尾水管的设计方法，从理论上分析了其水力损失。然后对这种管和常用的圆方型尾水管进行了模型水力性能对比试验，用五孔测流探针测量了模型尾水管的流速分布。对试验结果进行了分析和探讨，论证了水平扩散型尾水管用于实际工程的可能性。     

轴伸贯流式水轮发电机组关键部件动力特性分析

针对轴伸贯流式水轮发电机组的运行特性,为保障机组运行的安全,采用ANSYS对机组关键部件进行了动力特性分析.整个分析过程充分模拟了整体和局部的受力特性,且具有比较高的计算精度.最后的分析表明,此发电机组成结构达到了预期的设计要求.相比于传统计算方法,工作效率得到了显著提高,节约了工程项目的设计时间,其精度也更能满足要求.为相关轴伸贯流式发电机组结构的优化提供了相关研究方法.     

贯流式水轮机的流道试验研究

为了经济合理地开发平原地区和海湾潮汐的动力资源、贯流式水轮机是最适合采用的一种机型,在上述地区采用贯流式水轮机有以下几方面优点: 1.贯流式水轮机的流道通畅弯道少,水力损失小与立式机组相比,其过流能力大,效率高,因此在直径相同的条件下、贯流式水轮机的单机出力比立式机组大20％—30％。     

基于流场计算的贯流式水轮机叶片修型

针对某电站轴伸贯流定桨式水轮发电机组运行过程中出力远达不到额定值并伴随有振动和噪声的问题,采用CFD数值模拟方法,对水轮机过流通道进行流场的数值模拟计算.发现该电站原来所选用的水力模型及水轮机制造中均存在着一定缺陷或不足.依据数值模拟与分析的结果对转轮实施技术改造,即对其叶片由翼展中部至轮缘处的翼型分别进行延长,考虑强度的需要,使翼型沿翼展方向的变化遵循三阶贝塞尔曲线的规律进行修型;且增大叶片安放角.修型后的转轮经模拟计算结果表明,其效率较原水力模型有较大提高,其中最高效率提高2.5%,额定点的效率提高2%;改造后的转轮经试运行实践证明,消除了机组运行中的振动,减小了噪声;在水能参数达不到额定值(水头低20%)的情况下,发电机的最大输出功率已达到额定容量的88%;据此估算,在额定水能参数下,该水轮机出力不仅完全能达到额定出力的要求,而且还具有一定的超发能力.     

基于ANSYS的贯流式水轮机管形座的强度分析

管形座大型灯泡贯流式水轮发电机组中连接灯泡体和水轮机的关键部件,采用大型工程设计软件Pro/E建立三维模型,导入ANSYS有限元分析软件进行了静强度分析与校核,为设计者提供了该部件应力和变形情况优化设计奠定了基础。     

轴伸贯流式机组在低水头大流量电站的选用浅析

本文结合半布水电站机组选型问题,从三个方面讨论了在低水头大流量水电站中选用轴伸贯流式机组的优越性。     

水轮机尾水管的多块网格生成与CFD分析

根据水轮机尾水管的体型和流场分布特点，探讨了尾水管内结构化多块网格划分中的一些处理方法，同时结合两个尾水管改型研究项目对尾水管内的三维紊流进行了数值计算。通过数值模拟和CFD分析，对尾水管体型进行了优化设计，获得了合理的结果。     

基于空化流动计算的混流式水轮机尾水管的压力脉动

为了保证混流式水轮机运行安全,分析了尾水管内部的空化流场.假设气液混相均质,并考虑不可凝结气相,采用基于组份输运方程,求解了尾水管内气液混相均质流的雷诺平均N-S方程以及气相组分输运方程.结果表明:不同装置空化系数下尾水管压力脉动主频率变化不大,但在极低的装置空化系数下,削波现象导致更低频率成分的出现.在较大的装置空化系数下,空化涡带直径较小,压力脉动幅值随装置空化系数的变化不明显;换当装置空化系数小于某一临界值后,随装置空化系数的降低,压力脉动幅值增加并达到一个最大值.计算结果解释了模型试验现象.     

用小波包分析提取水轮机尾水管动态特性信息

研究了小波包在水轮机尾水管的压力脉动信号处理中的应用,提出了基于小波包分解的特征提取方法。并应用此方法对水机尾水管压力脉动数据的实例进行分析。     

基于LBM的贯流式水轮机甩负荷特性研究

基于格子Boltzmann方法(LBM),采用壁面自适应局部涡黏模型,对原型贯流式水轮机甩额定负荷的瞬态过程进行了大涡模拟,获得了在活动导叶两段关闭方式下水轮机甩负荷过程中转轮转速、水力矩、轴向力等工作参数的变化规律,探讨了贯流式水轮机在甩负荷过程中导叶和转轮前后的水压变化.计算得到甩负荷过程中转轮最大转速上升率为36.7%,满足电站甩负荷调节的要求.较慢的导叶关闭速率可以降低水压力波动的幅度.对甩负荷过程中水轮机各过流部件内的瞬态流场进行了分析,结果表明:在水轮机甩负荷过程中,水流冲角的变化使得叶片表面产生低压区从而引起空化空蚀,在转轮和尾水管内部存在湍流涡及复杂的二次流动,影响系统的运行稳定性.     

贯流式水轮机取消活动导叶的试验研究

低水头水电站机组的造价占电站总投资的比重很大,尤其是贯流式机组,如何简化机组的结构对节约投资是很明显的.我们设想将贯流式水轮机的活动导叶改为固定导叶,依靠转轮叶片调节流量进行了水力性能的试验研究,获得了较好的效果,並对不同类型导叶出口边流场分布进行了测试工作、为今后的导叶设计提供了参考依据.     

灯泡贯流式水轮机灯泡体与引水管间流场的有限元计算

本文提出一种利用有限元计算方法求解灯泡贯流式水轮机灯泡体与引水管间流场的方法,可用于灯泡体曲线优化选型。     

紧水滩水电站水轮机调相用尾水管水位测量改造

紧水滩水电站水轮机调相用尾水管水位测量使用ZSX-2型水位信号装置,频繁出现调相用尾水管水位测量失败的情况。本文分析了调相用尾水管水位测量失败的原因并提出了解决方法。     

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。     

竖井贯流式水轮机的可逆特性及经济效益

本文从平原地区径流式小型水电站的特点出发,介绍了竖井贯流式水轮机的可逆特性.并结合实际电站参数,通过模型试验阐述这种机型的经济效益,为平原地区水电站的综合利用提供了依据.     

基于全流道非定常模拟的混流式水轮机尾水管入口处水力特性分析

采用RNGk-ε湍流模型对某长短叶片式混流式水轮机在小开度工况下的全流道进行了非定常模拟,得到了尾水管进口处的速度、涡强分布情况,以及尾水管进口处的压力脉动曲线。     

万向联轴节传动的全贯流式水轮机的探讨

本文提出了适用于低水头范围的,通过万向联轴节传动的全贯流式水轮机。把该机型与灯泡式机组作了全面的对比,论述了该机型的优越性。提出了该机应采用的几处关键性结构,特别是提出取消活动导叶,只用叶片的转动来调节出力;并提出用高付机构——园锥齿轮转动代替结构复杂的传统叶片转动机构。     

竖井贯流式水轮机进出水通道的流动损失

竖井贯流式水轮机应用于低水头小型水力发电方面有很大的优点,进出水过流通道的型状对水轮机效率的影响非常显著.本文将对不同型式的进出流道的水力损失进行测试与分析,並提出比较合理的流道型式.     

叶顶间隙对贯流式水轮机空化流场的影响

为了研究空化流动下灯泡贯流式水轮机中叶顶间隙数值变化对其压力脉动特性的敏感性,揭示不同叶顶间隙值对灯泡贯流式水轮机非定常流动特性的影响.以某电站原型机为研究对象进行全流道数值计算和模型试验研究,用4种间隙δ变化方案对压力脉动特性进行比较.分析了叶顶间隙处的流场结构,并对数值计算结果和模型实验结果进行了对比.结果表明:文中所使用的方法可以基本反映出水轮机内部的流动情况;当空化系数开始降低时,水轮机的效率发生变化,水力性能降低,达到临界空化系数时,效率下降明显;受到空化加剧的影响,叶片背面处监测点的压力脉动幅值增加,靠近轮缘处幅值大于叶片中部和轮毂处,当局部压力降到空化压力以下时波动不再剧烈,"削波"现象产生;随着叶顶间隙值的增加,转轮间隙处空化程度加剧,空化形态由间隙空化演变为翼型空化,并出现泄漏涡空化;叶片反面轮缘处压力脉动主频与叶片转频相差不大,较大的叶顶间隙值可以有效降低轮缘处高频压力脉动,然而泄漏流动加剧会导致空化更为严重.因此,选取的叶顶间隙数值对于灯泡贯流式水轮机在稳定运行和降低振动噪声方面具有重要的意义.     

灯泡贯流式水轮机轮缘间隙流动的数值模拟

通过对灯泡贯流式水轮机在不同工况、不同轮缘间隙的泄漏流动进行数值模拟,得到了不同协联工况下轮缘间隙泄漏流动和叶片表面的压力及流线的分布规律。分析了不同轮缘间隙值下的泄漏流动对主流和水轮机效率的影响,从而为灯泡贯流式水轮机的水力设计和轮缘间隙的合理确定提供了理论依据。