冷却塔专用水轮机过流能力的近似计算

冷却塔水轮机工作在串联有压水流系统中,其过流特性直接影响到冷却系统的冷却效果,而水轮机自身流道参数是影响水轮机过流能力的主要因素之一。从冷却塔水轮机的工作特点出发,提出了根据水轮机流道参数来估计其过流能力的近似计算公式,并用现场试验结果验证了近似公式的正确性。     

水轮机过流部件抗磨蚀新技术

小水电站基本分两种类型：一类为原有水利工程配套而建设的坝后式电站和灌渠上的电站;另一类是河道引水式电站,第一类电站水质好、水流清澈;第二类电站存在水质差、杂物多、泥沙含量大等问题。近年来,生态环境恶化,水土流失加剧,加上建设初期考虑泥沙磨蚀问题不够充分,导致引水式电站水轮机泥沙磨蚀问题愈演愈烈。本文针对引水式电站水轮机磨蚀问题,提出应用非金属坑磨材料涂层防护水轮机过流部件。     

水泵水轮机制动工况内流特性分析

为研究水泵水轮机在制动工况运行时内部流动特性,在确定的等开度线上选取具有代表性的制动工况点,对其进行了全流道数值计算.选用SST k-ω湍流模型,采用SIMPLEC耦合算法,对选定工况点的机组整体流动域内的三维复杂流态进行了分析.结果表明:机组进入制动工况后流态总体上呈现出不稳定状态,多伴有大尺度漩涡的产生.其中蜗壳及固定导叶内流动较为平稳,自活动导叶进口处出现小尺度漩涡,在转轮中流态不稳定达到极致,叶道间出现大尺度漩涡;转轮进出口流动虽以水轮机工况流动方向为主,但受转轮内大尺度旋涡及离心力影响,回流严重流动紊乱,流态转入反水泵工况的趋势明显;尾水管内流动呈现显著的螺旋态,从进口开始流动回旋紧贴壁面,直锥段出现大幅回流反向进入转轮区域.此工况机组整体流域的复杂流动势必加剧机组的振动,对其稳定运行造成极大的影响.     

应用于冷却塔的新型混流式水轮机开发研究

利用CFD软件,开发一种高比转速混流式水轮机,配合相应变比的减速器,代替冷却塔中风扇电动机,以达到节能的目的。本文结合水轮机工作环境特点,在结构设计方面提出金属梯形蜗壳和单列环形导叶;通过数值模拟,重点对水轮机导叶形1式、转速,叶片安放进行了优化研究。通过对比分析选用负曲度导叶形式,选择最优单位转速及叶片安放角。开发研究的高比转速混流式水轮机效率高,性能稳定,可以在有条件的地方推广应用。     

低比转速混流式水轮机转轮上冠型线的优化方法

通过混流式水轮机转轮上冠型线的优化,以提高水轮机效率为目的,基于ISIGHT软件集成GAMBIT和ANSYS FLUENT16.0软件,采用实验设计的最优拉丁超立方(optimal Latin hypercube, OLH)方法提出了80组设计方案.然后运用ANSYS FLUENT16.0软件对各方案进行数值计算,以设计工况下的水轮机效率为目标函数,进而用响应面方法(response surface method,RSM)得到近似模型.最后结合粒子群优化(PSO)算法进行自动优化设计,提出一种低比转速混流式水轮机转轮上冠型线的优化设计方法.该方法应用于模型混流式水轮机转轮上冠型线的优化设计,结果表明:优化后水轮机水力效率提高0.35%,从而为混流式水轮机转轮上冠型线的优化设计提供了合理有效的途径.     

基于改进粒子群算法的水泵水轮机多目标优化

为了提高带有长短叶片结构的水泵水轮机机组在运行中泵工况的运行效率,先对粒子群优化(PSO)算法进行线性变化的惯性权重及变化学习因子的改进,然后用改进PSO算法对水泵水轮机转轮结构进行优化.采取试验和数值模拟相结合的方式,以提高水泵水轮机泵工况的效率与扬程为目标,用近似模型和改进PSO算法结合的方法对转轮9个结构参数进行...     

宁东供水工程大型水泵过流部件抗泥沙磨蚀的措施

通过对黄河高泥沙用泵的抗磨蚀研究,提出了宁东供水工程高扬程、大流量水泵抗泥沙磨蚀的措施,并在建设中得以应用,为今后高扬程、大流量、抗泥沙磨蚀离心泵的应用取得了宝贵的经验,值得借鉴。     

废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机关键技术

废弃矿井抽水蓄能电站"大落差、小空间、水质差"的特点决定了废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机需要满足"超高水头、小体积、高耐蚀"的要求.目前适用于废弃矿井抽水蓄能电站的水泵水轮机的研究还不够全面,以矿井水为工作介质的水泵水轮机腐蚀-磨损-空蚀耦合机理还不够系统,针对新能源消纳的水泵水轮机频繁切换工况过渡过程还不够明确,需要...     

水泵水轮机转轮全三维逆向设计方法

为研究可逆机转轮的设计方法,提出了按水泵给定流道参数和转数,从水轮机方向计算叶型的全三维逆向设计方法。对高水头水泵水轮机转轮进行了全三维设计,并对所设计的转轮用三维湍流数值模型进行了性能预估。结果表明全三维逆向设计方法是可行的,设计方法有较好的可控性。由于在设计中综合考虑了水泵和水轮机的双向流动特性,设计转轮有较好的效率。     

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.     

地层蓄热效应对输气管道数值模拟精度的影响

采用一维非等温天然气流动模型对高压天然气输送管线中的快瞬变流动进行数值模拟,研究地层蓄热效应对高压天然气快瞬变管流数值模拟精度的影响.从工程实际角度对质量、动量和能量守恒方程的基本变量进行等价变换,建立天然气管流与外界地层之间一维轴对称的非稳态传热模型,以BWRS状态方程为基础,采用特征线法对天然气管流的快瞬变过程数学...     

混流式转轮的性能预估和增容优化

通过对原型混流式转轮的三维定常湍流计算,找出导致水轮机出力达不到设计要求的原因,根据计算结果对原型转轮提出增容优化改造建议,对改造后的转轮性能进行预估,以验证增容优化改造方案的可行性.流场计算以连续方程和雷诺时均N-S方程为基础,选用标准k-ε两方程湍流模型使方程组封闭,通过贴体坐标下的有限体积法对控制方程进行离散,数值求解采用SIMPLIC算法.计算结果表明,增容优化改造后的水轮机转轮流场分布较为合理,满足电站水力参数的要求,改造方案可行.此方法也可推广到转轮水力设计中.     

三维宽浅河道水流数学模型研究

针对宽浅河道水流的特点,建立了一个基于分层积分降维数值解法的三维浅水紊流数值模型。通过对弯道水流的验证计算,其计算成果和试验值能较好地吻合。笔者等建立的数学摸型特别适合用来解决宽浅河道及河口水流问题。     

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.     

混流式水轮机引水、导水部件内部固液两相流动的数值分析

基于N-S方程,运用k-ε-Ap模型,采用直角坐标系、混合四面体非结构网格和SIMPLE算法,将混流式水轮机蜗壳、固定导叶和活动导叶作为耦合整体,对引水、导水部件在含沙水两相流介质流动时的内部流场进行数值模拟计算.分析水轮机引水、导水部件内部流场两相流动的机理,对泥沙两相流动时蜗壳、固定导叶和活动导叶等部件的泥沙磨损进行分析和预测.研究结果表明,蜗壳包角从0°～320°的外侧壁、特殊固定导叶的头部及工作面靠近头部位置、活动导叶头部及工作面靠近头尾部的区域,属于磨损严重区域,与水电站的实际磨损情况基本吻合.     

路段混合车流通行能力分析

分别从时间、空间以及时空综合角度,对以大车、小车两种代表车型组成的混合车流进行分析;建立了路段混合车流通行能力模型——跟驰车头时间间隙模型、跟驰车头空间间隙模型及动态时空消耗模型;分析了模型间关系,得出三者一致性。     

数值模拟黏弹性聚合物溶液在突扩收缩孔道中的流动特征

三次采油技术的实践表明,聚合物驱技术既能扩大波及系数,又能提高驱油效率.为了从理论上清楚地认识黏弹性聚合物溶液的微观渗流特征,提出了用同位有限体积法对黏弹性聚合物溶液在简化油藏微观孔道模型中的流动特征进行数值模拟,建立了黏弹性聚合物溶液在突扩收缩流道内流动的数学模型,利用有限体积方法对数学模型进行离散求解,得到了流函数...     

密度分层流中的浮射流模拟

以垂向密度变化的环境流体为背景,采用k ε紊流模型,建立了垂向二维浮射流的数值模型.模型的求解采用有限体积法和SIMPLE算法.针对密度分层流中的浮射流实验,对垂向密度呈线性变化的垂直浮力射流进行了数值模拟,得到射流的密度场、射流轨迹、稀释度和射流宽度等的分布规律.通过数值模拟和实验结果的对比分析表明,两者吻合较好,所建立的垂向二维浮射流紊流模型能够比较精确的模拟分层环境中浮射流的水流状况和射流进入环境流体的混合状况.