混流式水轮机转轮内全三维粘性流动的数值分析

本文采用以压力为求解变量的原始变量法,对雷诺平均后的不可压缩Ｎ－Ｓ方程,用有限差分法离散,并用压力速度校正法求解。混流式水轮机转轮内部的流动是流体力学中最复杂的流动之一。对Ｎ－Ｓ方程中的雷诺应力项,本文采用了目前工程中适用的标准κ－ε模型,在固壁附近粘性支层中的流动,采用壁面函数法。     

大型水轮机引水室3维粘性流动解析

为了提高大型混流式水轮机的性能，水轮机转轮希望引水室之蜗壳产生有适当的角运动量、流体轴对称且固定导叶的后流损失为最小状态的流体。蜗壳的角运动量可以由固定导叶入口流动旋回速度Vu-si与半径Ri来评价，固定导叶入射角αsi还支配了其导叶的后流状况。为要评价蜗壳与座环中三维粘性流体的流动特性，流体一体整体化数值解析(CFD)是非常必要的。     

低比转速混流式水轮机导水叶栅中流动的实验研究

本文对混流式水轮机固定导叶和活动导叶组成的双环列导水叶栅中的流动进行了实验研究,实验是在一带蜗壳的模型导水机构装置上进行的。在固定导叶进口,活动导叶进口及出口三个圆周上分别布置了４个测站,各测站均用五孔毕托球测量。本文根据实测结果对双环列导水叶栅中水流的轴对称性,平面性等作了全面的研究和分析。     

混流式原型水轮机的三维湍流计算

本文通过混流式原型水轮机全流道的三维定常和非定常湍流计算，预估了水轮机的能量性能、空化特性和压力脉动特性。计算以N—S方程为基础，基于贴体坐标和交错网格划分，对控制方程进行变换和离散。采用SIMPLEC算法实现速度、压力变量的分离求解。非定常湍流计算应用了RNG的k—ε模型。     

混流式水轮机薄叶三维反问题计算

本文提出了水轮机的传轮薄叶全三维设计方法，该法用涡代替叶片作用，将叶轮内周向流动分成平均和周期性脉动两部分，通过级数展开将三维问题转化成多个两维问题求解，采用多种措施使其能在微机上实现，将其应用于高比速混流式水轮机设计，对叶型和对应的流场作了分析。     

混流式水轮机固定导叶和活动导叶的准三元流动计算

本文介绍了关于混流式水轮机固定导叶和活动导叶的准三元流动研究。采用S_1、S_2两类相对流面理论的准三元流动计算的方法,分别在S_1流面和S_2流面上建立了势函数和流函数方程,通过迭代计算得到该流场的流态。该成果可用于分析混流式水轮机座环和导水机构区域的流动情况,并对水轮机的设计有指导作用。     

混流式水轮机三维非定常湍流计算

本文完成了混流式模型水轮机全流道的三维非定常湍流计算。以N S方程为基础 ,补充以湍流模型并通过有限体积对控制方程进行离散 ;数值求解采用SIMPLEC算法 ;分别对标准k ε湍流模型和重整化群 (RNG)k ε湍流模型进行了比较计算     

混流式模型水轮机全流道三维定常湍流计算

本完成了为岩滩水电站所设计的混流式水轮机模型的全流道三维定常湍流计算。计算程序以雷诺时均连续性、N—S方程作为控制方程，选用标准k—ε双方程湍流模型使方程组封闭。数值求解通过SIMPLEC算法实现速度、压力的分离求解，离散差分格式具有二阶精度。通过计算获得了各过流部件的流动细节，预估了水轮机的能量、空化性能，并与模型试验结果进行了比较。     

混流式水轮机转轮内部三维紊流的数值分析

本文基于Ｎ－Ｓ方程和标准的ｋ－ε紊流模型，采用贴体座标和交错网格系统，用ＳＩＭ－ＰＬＥＣ算法对一比转速ｎＳ＝２４０（ｍ，ｍ３／ｓ，ｒ／ｍｉｎ）的混流式水轮机模型转轮内部的流动进行数值模拟，提出了三个典型工况时三维紊流数值计算结果，初步分析了转轮的汽蚀和能量特性，为改进设计提供了一些有益的参考资料。     

混流式水轮机转轮非设计工况特性分析

本文利用计算流体力学(CFD)手段,对一个混流式水轮机模型转轮叶片在非设计工况下的特性进行了分析.在三维湍流数值模拟计算的基础上,研究了叶片上不同部位随着工况不同而产生特性参数的变化情况,考察了不同来流角度和叶片进口角度、叶片几何形状之间的关系对其性能的影响.计算结果和试验结果的对比,说明了CFD计算过程和结果是比较准确可靠的,从而可以深入分析变工况下流动参数和叶片几何形状之间的耦合关系及其对转轮特性的影响.     

混流式水轮机中旋涡流的LES法预测

本文基于N-S方程和大涡模拟(LES)模型,采用贴体坐标和四面体网格系统,用SIMPLE算法求解,对混流式水轮机内部流动进行了三维非定常紊流计算,较准确地预测了一混流式水轮机在各工况下的内部流动,尤其是尾水管和转轮内的旋涡流动。     

不同比转速混流式水轮机轴向水推力的试验研究及分析

在分析国内外轴向水推力计算方法的基础上,结合近年来进行的轴向力模型试验结果,提出较正确地确定轴向水推力的方法.     

混流式水轮机转轮的疲劳寿命研究

从载荷谱、转轮材料以及疲劳寿命估算方法等几个方面,收集和分析国内外在混流式水轮机转轮疲劳寿命研究方面取得的成果资料,提出转轮的动应力的计算和转轮材料的腐蚀疲劳特性的获取方法,是目前开展混流式水轮机转轮疲劳寿命研究方面两个有意义的课题。     

混流式水轮机全流道三维定常及非定常流数值模拟

基于三维时均N-S方程对水轮机内部流动及特性进行三维数值模拟分析,首先采用标准k-e 模型在不同导叶开度工况下对水轮机进行了全流道多部件、动静耦合的定常湍流计算,获得了各工况下各过流部件内及动静部件间的流场,并预测了水轮机的能量和空化性能。在定常湍流计算的基础上,以其作为初始条件应用RNG k-e模型和滑移网格技术进行了水轮机动静干扰的非定常湍流数值模拟,得到了更合理的流场分布结果。该研究对于深入了解水轮机流激振动的内在机理、改善水轮机的综合性能、提高水轮发电机组的运行稳定性具有参考价值。     

混流式水轮机飞逸暂态过程的三维非定常湍流计算Ⅰ

根据加速旋转相对坐标系中雷诺平均的连续性方程和Navier-stokes方程,以及转动系统的动量矩方程,推导了水轮机转轮区域的流动控制方程。在此基础上,对基于HL220进行改型的混流式水轮机进行飞逸暂态过程的三维非定常湍流数值模拟,在最优开度工况下采用RNGk-ε湍流模型对方程组进行了封闭,得到了暂态过程中水轮机体积流量、转轮水力矩、转轮角速度、及水轮机效率随时间的变化曲线。为了更加全面地分析水轮机内部的流动情况,采用RNGk-ε湍流模型进行9种开度工况下的飞逸暂态过程数值模拟,得到各开度下的飞逸过程曲线、水轮机内部流动的变化情况,以及飞逸流量及飞逸转速,并和试验结果进行了比较。结果显示两者吻合良好,表明通过计算可以较为准确地预测出水轮机飞逸过程中各参数随时间的变化情况。     

中高水头混流式水轮机组导叶轴颈密封结构优化研究

本文通过分析以往中高水头电站混流式水轮机组导叶轴颈结构,指出导叶轴颈法兰盘处绕流漏水会对机组的安全稳定运行造成不利影响,并以某水电站为例进行了导叶轴颈绕流漏水量的计算,证实了导叶轴颈法兰盘处绕流漏水量会影响机组停机后的导叶封水效果。为减小导叶轴颈绕流漏水量,提出了三种防止导叶轴颈绕流的密封结构,经综合比较各种结构的优缺点,选定其中一种结构在白鹤滩电站百万机组设计中应用。本文的研究成果可供其他中高水头电站机组设计或检修改造时参考。