桓仁电站HL741和刘家峡电站HL008转轮叶片改型试验分析

本文根据混流式水轮机转轮的水力性能特点,通过HL-25模型转轮叶片改型试验和刘家峡电站30万千瓦机组转轮完善处理,简述采用适当方法进行转轮叶片改型,可改善水轮机组在非优工况下运行的水力性能,从而提高运行工况的效率或增大转轮的过流能力,以达到增大机组出力和有效运行。     

基于CFD的长短叶片水轮机转轮研究

以混流式水轮机HLA351为原型,基于商业CFD软件FLUENT,采用Realizable k-ε双方程湍流模型和三维时均N-S方程,对长短叶片结合、长叶片、短叶片三种混流式水轮机在额定流量工况下三维湍流数值进行了模拟研究,获得了各水轮机全流道的流速和压力分布.计算结果表明,在相同情况下,长短叶片结合的水轮机较常规转轮的流速和压力分布更合理、性能更优,为水力机械的设计或改型优化设计等研究提供借鉴.     

长短叶片水轮机转轮气液两相流的数值模拟

为降低水轮机运行过程中的空化现象并提高经济效率,以长短叶片混流式水轮机HLA351 LJ 170原型机为研究对象,采用完整的空化流模型和商用CFD软件FLUENT中的Mixture多相流无滑移模型,在大流量工况下对长短叶片混流式水轮机进行了气液两相流数值模拟。计算结果表明,该工况下长短叶片水轮机转轮流速、压力分布合理,水力性能较好。由此预测了长短叶片水轮机空化发生的部位和程度,对水轮机优化设计或改型等具有重要的指导意义。     

水力机械转轮叶片建模技术研究

为提高水力机械转轮叶片设计与加工的准确性,针对传统工程图中采用二维木模图表示的叶片与生产实体存在不一致且不能满足数字化设计与制造的要求,基于目前广泛应用的三维造型软件及造型方法的比较分析,提出了转轮叶片的变量技术造型方法.通过设计实例得到了木模图表示的真实准确的三维叶片,表明变量化造型技术的应用及水力机械转轮叶片数字化建模可明显提高叶片实体精度,为水力机械CAM实现、内部流场的数值模拟及性能预测提供了实际应用参考价值.     

中小型水电站水轮机转轮改型设计的必要性和可行性

中小型水电站技术改造是水电事业发展的重要组成部分 ,本文通过对我国中小型水电站发展现状的论述 ,分析了在中小型水电站技术改造中水轮机转轮改型设计的必要性和可行性 ,并介绍了当前水轮机转轮设计、测试和制造方面的新技术。     

正反转双转轮水轮机水力性能研究

研究用于低水头的反转双转轮、双转子小型水力发电设备,探讨反转双转轮的基本原理与水轮机转轮的水力特性,确认了在流量一定的运转工况时反转前转轮转速与正转后转轮转速相等条件下可以得到最高效率、且出力为两转轮之和(单转轮的2倍)。通过模型实验,确认了正反转两转轮的水力性能基本满足一般的相似准则,可以进行实际转轮设计时的换算。     

基于ANSYS有限元计算平台水轮机水力性能分析

针对黄坛口电站^#5水轮发电机存在的出力不足的问题，利用UG软件对水轮机进行分块建模，再运用ANSYS商业软件对黄坛口^#5机组进行全流道仿真计算来查寻机组出力不足的主要原因。在不同工况下，分别通过分析比较不同部件水力损失，得出水力损失发生的主要部位与类似规律，进而结合流场分析最终确定机组出力不足的主要原因为机组过流能力不足，且机组转轮部位水力损失最大。同时为解决出力不足的问题，根据分析结果提出了转轮改型初步建议与方向。     

某水电站混流式转轮下止漏环空蚀成因分析及处理研究

本文针对某水电站混流式转轮下止漏环规律性空蚀现象,分别从检修安装、运行工况、水力开发及真机设计等方面分析了相关影响因素,给出了这种规律性空蚀现象成因及改进处理方案.最后针对相似水头段转轮研制,提出了四点设计提示.     

轴流式转轮叶片水力设计CAD系统

为提高轴流式转轮叶片水力设计的精度和速度,开发出水力设计CAD系统.介绍了开发工具的选取及开发思路、软件系统各模块的主要功能及其关系;针对某电站具体水力参数给出了用开发的CAD软件设计叶片的实例.结果表明：方法正确可行,编制的CAD软件可靠、快速、准确、界面友好.     

基于CFD的混流式水轮机改造流道内部流动特性研究

针对老旧水轮机无适合新型转轮的情况下,通过适当的改型设计,根据标准k-ε双方程和雷诺时均（N-S）方程,给定转轮边界条件,建立混流式水轮机流道内部流动的数学模型。通过CFD对水轮机进行数值模拟,获取优化后的转轮内部、活动导叶和固定导叶速度分布及叶片压力分布,通过流场分析,提高改造的可靠性。结合具体电站的应用案例,改造后结果表明：尾水管中回流细微、涡带较弱,水流在引水蜗壳和导水机构中的水力损失不大,平均效率提高5%,平均出力提高4%,水轮机的抗空化空蚀性能及可靠性均得到提高,对混流式水轮机的改造有一定的参考作用。     

考虑缝隙流模型的贯流式水轮机转轮内部三维流动

采用贯流式水轮机转轮内CFD分析软件，对设计工况下转轮内部的三维紊流场进行了数值模拟，并增加了缝隙流的流动模型：基于N－S方程和K－ε紊流模型，应用贴体座标和交错网格系统，用SIMPLEC算法对贯流式水轮机转轮内部的紊流进行数值模拟，得出其内部流场，压力场的分布情况及其水力效率和考虑缝隙的容积效率，最后将计算结果用Tecplot7进行处理，分别用矢量图和等值线表示其内部的流动状态和压力分布，并将普通模型和缝隙流模型分析，比较得出结论。     

CFD validation of performance improvement of a 500 kW Francis turbine

Conventionally assessing of turbine performance was done by conducting model experiments which at times become costly and time consuming for several design alternatives in design optimization. Recently, computational fluid dynamics (CFD) has become a more cost effective tool for predicting detailed flow information in turbine space to enable the selection of the best design. With the growth of computational mechanics, the virtual hydraulic machines are becoming more and more realistic to get minor details of the flow, which are not possible in model testing. The inverse design technique and fully 3-dimensional flow simulations were performed early to manufacture the newly developed runner. It allows a quick and efficient improvement and optimization of turbine components. The system has been applied to the optimization of a Francis turbine runner for a turbine replacement project. In present work, 3D turbulent real flow analyses in hydraulic Francis turbine have been carried out at four guide vane opening at constant rotational speed using Ansys CFX computational fluid dynamics (CFD) software. The newly developed runner from reverse engineering and CFD results show an enhanced performance. The average values of flow parameters like velocities and flow angles at the inlet and outlet of runner, guide vane and stay vane of turbine are computed to derive flow characteristics. The aim was to analyze the flow behavior and pressure distribution to further fine-tune the whole numerical experiment to achieve the level of accuracy necessary for the concept design of a revitalized turbine. The obtained results are in good agreement with the in site experiments, especially for the characteristic curve.     

中低比转速混流式水轮机空化与水力振动分析

针对中低比转速水轮机空化、振动问题比较突出的现象,以大桥电站水轮机为例,采用分离涡模型(DES)对其进行了三维CFD计算,得到了活动导叶、转轮和尾水管内的压力分布、速度分布及压力脉动特性。结果表明,转轮空化发生在叶片出水边靠近下环的区域,与实际情况相符;机组在高水头、大开度工况下,振动更突出,振动频率为机组旋转频率的整数倍,表明振动主要由转轮造成,而非尾水管涡带引起的。     

淮阴抽水站可逆式轴流泵装置性能研究

为了满足泵站抽水发电可逆运行的要求,应用Fluent软件,利用CFD数值模拟技术模拟了不同方案的流道内流场,分析了叶片翼型、叶片个数、轮毂比、导叶数量、导叶距转轮出口距离对水泵性能的影响,得到了最优的水力模型装置,即转轮叶片数为4、最优安放角为0°、轮毂比为0.40、导叶数为5、导叶进口边与转轮出口距离为268mm时,转轮具有更好的做功能力,且装置全流道效率和转轮效率达到最大值。根据数值模拟计算设计出的轴流式水泵水轮机转轮特性与模型试验结果比较接近,具备实际应用价值,不仅可节约新转轮的开发成本,且缩短了研发时间。     

水泵水轮机转轮加装短叶片前后的流动特性对比

为对比高水头水泵水轮机的转轮加装短叶片前后的能量特性及流动特性,基于SST湍流模型,选取4个具有代表性的水泵及水轮机工况,对有/无短叶片的水泵水轮机进行全流道三维定常计算。数值模拟结果表明,以水泵运行时加装短叶片可抑制脱流与漩涡等二次流现象,降低单个叶片承受的水力载荷,提高转轮进出口、导叶区及蜗壳静压,使泵获得更高的扬程。水轮机运行时添加短叶片可减小转轮出口环量,改善在尾水管内形成的复杂漩涡流,提高其水力效率。相同边界条件下,长短叶片转轮改善了转轮区的流动条件,从而提升了机组的能量特性及水力稳定性。     

混流式转轮的优化设计

以优化参量、空化系数最小和损失系数最小为目标，并与全三维反问题计算相结合，对混流式水轮机转轮进行了优化设计。计算表明，通过优化是可以改善转轮的性能并可通过调整权系数实现对转轮性能的控制。     

Influence of setting condition on characteristics of Savonius hydraulic turbine with a shield plate

The aim of this investigation was to improve power performance of Savonius hydraulic turbine utilizing small stream for electric generation.An attempt was made to increase the power coefficient of runner by the use of flat shield plate placed upstream of the runner.The difference of the power coefficient is discussed in relation to clearance between the runner and the bottom wall and the rotation direction of the runner.The flow field around the runner was also examined visually to clarify influences of set...