基于PRO/E的水力透平转轮实体建模的新方法

利用水力机械二元理论方法设计出一种低比转速混流式水力透平.鉴于采用其他三维造型方法给超低比转速混流式水力透平复杂的转轮叶片三维造型带来的较大误差,基于PRO/E 4.0的曲面处理能力,从叶片木模图提供的数据资料出发,将水平截面图中截线的前缘点与部分后缘点往外移动,采用读入点数据文件的方法建立叶片型面的空间样条曲线模型.为了实现实体模型的精确性,采用合并曲面的方法对叶片上冠、下环及进水边进行修型,构建出更精准的叶片空间型面,克服了以往利用木模图的二维线条直接生成转轮叶片而出现的不正常凹凸现象.利用该几何建模方法可以更进一步提高转轮内部流场数值计算、性能预测以及数控加工的准确性.     

混流式水轮机导叶与转轮的匹配关系

基于N—S方程和标准k-ε紊流模型，用数值模拟的方法分析了混流式水轮机活动导叶和转轮的匹配关系。计算了3种不同比转速水轮机对应导叶高度下的导叶和转轮的耦合流动，分析了活动导叶出流角与转轮进水角的匹配关系，活动导叶出流角和转轮进水角与活动导叶几何出水角的关系。结果表明，转轮从上冠到下环进水角不同，导叶沿高度方向出口轴面速度和转轮沿高度方向进口轴面速度是不均匀的，导叶沿高度方向出口速度矩和转轮沿高度方向进口速度矩也是不均匀的。用数值模拟的方法计算了水力损失，并通过与试验结果的比较，提出了水力设计或改型优化设计时的注意事项。     

用奇点系法设计各种类型水轮机水泵转轮的研究

本文提出一种转轮水力设计的新方法,它不仅适用于各种比转数的混流式水轮机和斜流式水轮机,而且也适用于各种比转速的离心泵和混流泵。该方法是采用分布在转轮叶片假想骨线上的奇点系来代替固体翼型对水流的作用,对所研究之速度场进行分析计算,从而得到被代替之翼型。该方法实质上是解环列翼栅的绕流问题,该方法的特点是能够在设计中有目的地控制及计算出沿翼型表面各点的速度和压力分布,从而可以予先计算出转轮的汽蚀系数和设计出汽蚀性能较好的转轮。本文从环列翼栅的特点出发,推导出一些相应的计算公式。     

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。     

基于CAD-CFD技术的水力透平转轮设计

依据水力透平转轮的给定参数,运用CAD-CFD理论对水力透平转轮进行水力模型设计与模拟分析.采用CAD技术设计并修正叶片形状;用CFD技术,基于RANS方程,采用标准κ-ε湍流模型,对转轮内部三维流动进行数值模拟,分析其内部三维流动机理,预测水力透平转轮的性能.依据模拟结果和分析其流态、流场分布情况,验证转轮设计的合理...     

水力机械转轮反问题数值研究与进展

介绍了水力机械转轮准三维和全三维反问题数值计算以及优化设计研究现状．分析讨论了各种转轮设计方法的特点，提出了水力机械转轮反问题数值研究所急需解决的一些关键问题．     

水力机械转轮正问题数值研究与进展

对水力机械转轮正问题数值计算和转轮性能预估研究作了全面的评述．分析讨论了各种数值模拟方法的特点，对水力机械转轮正问题数值研究发展提出了建议．     

Ns 500涡壳式混流泵水力模型

Ns500涡壳式混流泵是一种低扬程、大流量的水泵,它适用于平原地区广大农田排灌、城市污水处理以及作为大型热电站循环水泵等。从1958年以来,比转速500混流泵水力模型的研究已进行了相当长时间,最早研究该课题的是沈阳水泵厂,二十多年来,许多单位进行丁大量试验研究工作,浙江省机械科学研究所曾三次进行过研究。通过试验研究,积累了经验,取得了一定成绩,但没有获得理想的水力模型,主要是比转速和效率较低。     

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.     

三维湍流流动计算在混流式转轮水力设计中的应用

根据实际工程的需要,对需在某具体水力参数下工作的水轮机转轮通过CFD的手段进行了转轮水力模型的设计与开发.设计过程中,基于RANS方程,采用标准k-ε湍流模型和有限体积法,对转轮内部的流动状态在某具体水力参数(含特征工况点)下,进行了全三维粘性流动的数值模拟;依据各工况下的模拟结果和分析其流态与流场分布情况的基础上,对初始设计出的模型转轮的翼型和叶片几何形状、尺寸做了进一步修正、改进;经性能预估验证,得到了水力性能良好的新的混流式转轮水力模型.文中采用结构和非结构化网格相结合的划分方法,不仅可行,而且还提高了网格质量和计算精度;用叶片正背面压力差表示叶片上压力分布的变化规律,可以更清晰地反映出叶片的作功情况.     

转轮分离器风量和转速对叶片流道涡的影响

研究转轮分离器相邻叶片间的流场对理解其气固分离行为非常重要。为此,该文利用粒子图像测速(particle image velocimetry, PIV)测量了不同转速、风量下转轮分离器叶片流道间的流场,然后利用坐标变换算法分析了相对切向速度和径向速度随转速的变化,并定量分析了叶片流道间旋涡的位置和涡量随转速、风量的变化。实验结果表明:在实验范围内,随着转速提高,旋涡先往转轮外部移动,再往转轮内部移动;随着转速提高,旋涡涡量先增大后减小;随着风量提高,旋涡位置变化不明显,而旋涡涡量不断增大;随着转速提高,总分离效率先升高后降低,切割粒径先减小后增大。这种非单调趋势可以用叶片间旋涡位置的变化和流道入口处相对切向速度的变化来解释。基于坐标变换的转轮机械流场分析可以避免拍摄时相机定位的误差,也便于分析气体相对于转动叶轮的运动。     

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。     

高速转轮的速度与稳定性测量系统设计

为了更好地解决高速转轮速度和稳定性测量问题,设计并实现了 一种新型的测量系统.该系统由信号采集、PLC控制和人机界面控制等电路构成.数据采集采用两种类别的霍尔传感器对称安装;人机交互采用了触摸屏;控制电路采用TM200C16T系列PLC实现.实验结果表明,该装置可以精确测量转轮在转速为100 rad/s以上的转轮的转速...     

水轮机迷宫密封系统非线性动力稳定性研究

采用Muszynska非线性密封力模型,分析水轮机转轮密封系统非线性动力学特性,研究迷宫密封对水轮机转轮系统动力稳定性的影响.受密封力作用转轮发生自激振动,当转轮达到一定转速后开始失稳,发生Hopf分岔,进入周期涡动状态,涡动幅度随转速的提高而增大,增大到一定程度后,密封和转轮发生碰摩.根据Lyapunov第一近似理论判断非线性系统的运动稳定性,采用Runge-Kutta法数值模拟了转轮的轴心轨迹.通过改变迷宫密封的物理和结构参数,对系统运动特性进行敏感性分析,将Muszynska模型与八参数模型进行比较证明其变化趋势相同.     

基于CFD的水轮机导叶翼型数值模拟及分析

基于RNGk-ε湍流模型和三维雷诺时均N-S方程,采用SIMPLEC算法对一个高水头、低比转速混流式水轮机进行全流道三维定常湍流计算,分析活动导叶翼型对水轮机性能的影响.数值计算结果表明,采用对称型和负曲度活动导叶可减少高水头低比转速水轮机导水机构中的漩涡、撞击和叶道涡,可使转轮的效率和出力增加,叶片背面的汽蚀得到改善.     

特低比转速离心式潜水电泵水力设计

在总结国内优秀水力模型基础上提出了１５≤ｎｓ≤３０特低比转速离心式潜水电泵设计方法和主要几何参数的选择原则，并给出了ｎｓ＝１５．８水力设计实例。     

超常规低比速轴流定桨式转轮设计及其CAD系统

分析轴流定桨式水电站枯水期小流量下不能发电的原因,提出减容增效改造方案,并指出超常规条件下的设计特点．允许目标转轮叶片出口处有较常规设计值大的正向环量存在,能保证在此工况下的无分离流动．以奇点分布法为基础,利用Visual Basic和AutoCAD开发出低比速轴流式转轮叶片水力设计CAD软件,解决了多哇电站冬季发电问题,并给出了算例．     

离心泵水力损失的计算

分析了当前离心泵水力损失计算方法中存在的主要问题.合理划分了离心泵各过流部件内水力损失的类型并分别建立了离心泵吸入室、叶轮和蜗壳内水力损失的计算模型.通过对大量优秀离心泵的实际计算和理论分析,采用回归分析的方法,按比转数、流量和转速分类,以比转数为自变量的形式给出了离心泵各损失系数的数学表达式.实例计算表明,该模型的计算结果准确可靠且适用范围广泛.     

用代数应力紊流模型预估水轮机转轮内部三维流场

以三峡水轮机组转轮内部流动研究为背景,基于雷诺时均方程和代数应力紊流模型,采用贴体坐标和交错网络系统,用ＳＩＭＰＬＥＣ算法对一比转速为２４０的混流式水轮机模型转轮内部三维紊流进行了数值模拟,得出了设计工况的流场特性,并初步分析了转轮的汽蚀和能量特性。结果表明,研制的程序可作为水轮机组转轮内部流场分析、数值试验和性能预估的工具。计算结果可为改进和优化转轮设计提供有益的参考资料。     

叶片式水力机械水力设计模型研究

对叶片式水力机械的水力设计模型进行了深入的对比研究。结果表明：考虑来流有旋、叶片有限厚及叶片力作用的准三维和全三维设计模型与实际流动更为接近，设计的转轮叶片能够满足设计者给定的设计参数，提高了水力设计的可靠度，是水力设计的理想模型。