通气对空化引起振动的影响

为了研究通气对旋旋涡空化所引起振动的影响,把不同量的气体通入射流放水阀阀针后部的旋涡空化区。分别在通气和不通气条件下,用安装在分流栅区域阀壁上的加速度仪测量了空化所引起的振动,通过快速富立中变换（FFT）分析了振动加速度的频段分布和强度,发现旋涡空化所引起振动主要发生在10KHZ－23KHZ的频段范围内。通气可以有效地抑 生的振动强度,随通气量的增加振动强度逐渐降低,实验表明,随空气化的减小相同通气量条件。对振动的影响逐渐变弱。     

多级孔板泄洪洞水流空化特性

多级孔板泄洪洞是一种利用水流强剪切混掺而实现消能的内消能工形式,而抗空化空蚀性能是影响多级孔板泄洪洞安全运行的重要指标之一。本文以小浪底1号孔板泄洪洞为例,在水力学原型观测资料的基础上系统分析了多级孔板泄洪洞的空化特性,并结合几何比尺为1:40的减压模型试验资料分析了缩尺效应对初生空化数的影响。结果表明：水流空化数对库水位的变化不敏感,而初生空化数则随着库水位的升高而增大,受此影响,库水位越高时各级孔板发生空化水流对应的闸门开度越小;缩尺效应对多级孔板泄洪洞初生空化具有显著影响,经模型试验测得的初生空化数须进行缩尺效应修正;对于多级孔板泄洪洞,其结构尺寸和水流流速是影响初生空化数的主要参数,基于此提出了减压试验初生空化数的缩尺效应修正方法,经与原型观测资料对比,误差小于2%。相关成果利于深化对多级孔板泄洪洞水力特性的认识,有助于多级孔板泄洪洞的推广应用。     

通气对空蚀的影响及商速摄影观察

为了研究通气对高速水流中发生的旋涡空化所引起空蚀的影响,把不同量的气体通入了射流放水阀阀针后部的旋涡空化区,观察了空化状态,测量了空化所引起的空蚀,观测表明,气流在水流中形了泡分布在空化区内,部分气泡被旋涡空化团所包含,因此在气气条件下,空化涡中包含有空化泡和空气泡,空蚀空验表明,试片表面的质量损失均随均气量的增加而减小,分析表明,通过气空蚀的影响确不能完全解释为声速的减小。     

水轮机内部涡流与尾水管压力脉动相关性分析

本文对三峡水轮机模型机组进行了全流道非定常湍流数值模拟,选择了2个活动导叶开度工况,分别计算不同流量下水轮机尾水管内的旋涡流动。计算结果能够明显显示尾水管涡带的形成和发展,及尾水管内各个记录面上的压力脉动和相应的旋涡转动周期有密切的关系;同时,还表示了旋涡沿流动方向的产生、发展和消失的过程,及其对于压力脉动的形成的影响作用。通过分析发现,形成涡带的旋涡运动是从上冠附近进入到尾水管的,类似于绕流体的脱体涡,说明对于上冠附近流场的研究有助于进一步探讨涡带运动形成机理和减小压力脉动措施。     

空化对低比转速离心泵内流声特性的影响研究

为了研究空化对低比转速离心泵内流声特性的影响,采用数值模拟和实验测量相结合的方法,研究了其在不同空化数下的压力脉动和流动噪声特性,并对典型位置处的压力脉动频域特性及声压频率响应进行了重点分析。结果表明：随着空化的发展,泵内低频及宽频脉动加剧。临界空化时,1/6倍转频成为了叶轮进口处的压力脉动主频,蜗壳区域内叶频虽仍为压力脉动主频,但1/6倍转频已成为了较为显著的次频。动静干涉作用引起的压力脉动是流动噪声的主要噪声源。空化诱导的噪声为宽频噪声,且主要集中在1000 ~ 2000 Hz高频段内。叶轮旋转偶极子声源作用下的特征频率处声压级随着空化的发展而下降;蜗壳偶极子声源作用下的特征频率处声压级随着空化的发展而增大,且叶频倍频处特征频率逐渐被淹没在其高频宽频段中。该研究可为低比转速离心泵中探究流声特性变化规律、降低因空化而加剧的振动和噪声提供必要的依据。     

掺气条件下水流空化特性的研究

通过对水流的空泡动力学研究,建立了掺气条件下空泡溃灭时所诱导的泡周围水体压力脉冲方程,考虑了不同流速不同掺气浓度对空泡溃灭的影响,揭示了空泡在水体中的溃灭特性,数值模拟了空化数对空泡溃灭的影响规律。结果表明:空化数随着掺气浓度的增加而增加,减弱了空泡溃灭时的空蚀破坏能力,低流速下空化数随掺气浓度增加较大,高流速下空化数增加较小;流速越高,掺气浓度越低,空化数越小,计算结果与试验结果吻合较好。     

空化区圆柱突体空化特性的研究

通过空泡与空泡运动方程的研究,建立了水流空化区能量守恒方程,理论上对两种不同流速下圆柱突体诱导的空化区中空化特性进行了数值分析.试验在直流式水洞中进行,圆柱突体高为5mm,底部直径为6mm,掺气孔径为5mm.结果表明:同一流速下空泡半径随着掺气浓度的增加而减小;流速越高,掺气浓度越大,空泡半径越小.同一流速下空化数随掺气浓度的增加而增大;低流速下空化数最大值远大于高流速下空化数最大值,试验数据与理论吻合较好.     

掺汽超空化抑制节流喷射噪声研究进展

基于改变出口截面积降低蒸汽压缩式制冷系统中节流喷射噪声的常规方法并不能有效地抑制节流装置突发噪声,根据环泡状流动系统对两相流稳定性的贡献,利用掺汽装置构建超空化系统对抑制节流喷射噪声的前景,系统介绍了空化和超空化抑制噪声的研究进展,提出掺汽降噪在节流喷射系统中的应用技术,利于构建节流阀出口环泡状流动状态,进而抑制制冷装置节流喷射噪声。     

水轮机空化系数定义及相似性探讨

本文首先讨论了空化系数的定义问题,然后从水轮机电站空化系数中压力水头、速度水头和位置水头三个不同组成部分对原模型空化相似性的影响入手,分别对初生空化系数的物理意义、空化基准面选取、压力最低点选取、压力相似的局限性等进行了探讨,指出空化基准面应选在转轮出水边压力最低点.文章指出,初生空化系数是相似准则数,临界空化系数不是相似准则数,模型压力脉动试验应在电站空化系数下进行,其空化基准面也应选在转轮出水边压力最低点.     

掺气减蚀机理的研究进展及讨论

本文对空蚀机理及其影响因素进行了总结,综述了掺气量对空化初生和空蚀的影响,在估算空化泡的溃灭时间、冲击波的传播速度及衰减规律、微射流的直径及其速度、微射流对同壁的冲击压强和持续时间的基础上,分析了掺气减蚀机理的研究进展及一些不足之处,水流掺气会导敛初生空化数和空化数都增加,引起水中声速变化,但这些不能合理地解释掺气减蚀的原因.边壁附近的空化泡溃灭时,与周围空气泡的偶合作用,会改变微射流的方向,降低微射流的速度,增加空泡溃灭时间,减小冲击压强,消减传递到固壁的高强冲击荷载而减免空蚀破坏.掺气减蚀的原因足固壁附近空化泡与气泡的相互作用和含气型空化的增加更为合理.     

大口径球阀内部流场的数值模拟与研究

在FLUENT环境下完成了大口径球阀内部流场的三维可视化数值模拟与研究,通过变工况获取相关计算结果,对大口径球阀两种典型形式（即全舱口球阀和特性化球阀）内部流场的涡流和压力分布情况、阀门前后压力降、阀门压头损失系数、阀门流量系数、阀门气穴指数等几个较为重要的阀门特性参数进行了比较与分析。最终以图表的形式对这些参数与阀门开度以及与雷诺数之间的变化规律做了说明并给出了相关结论,供工程实际应用作参考。     

轴流式水轮机内三维空化湍流的数值研究

采用一种完整空化模型和一种混合流体两相流模型,对轴流式水轮机全流道内的定常空化湍流流动进行了数值模拟。根据模拟结果,考察了水轮机在低尾水位下运行时流道内空化发生的部位和程度,并对水轮机的空化性能进行了预估。数值预测的空化流动现象与模型水轮机空化试验中所观察到的现象基本一致,说明数值模拟结果可为水轮机的空化性能预测提供参考。     

多孔孔板流量计结构参数的数值研究

标准孔板流量计在工业应用中面临着精度和适用性的限制,为了提高其性能,多孔孔板流量计被越来越多的使用。 为 了研究多孔孔板的结构参数对孔板流量计性能的影响,以内径为 40 mm、多孔直径比为 0. 4、厚度为 3 mm 的多孔孔板为研究对 象,设计了不同孔数和间隙率的多孔孔板模型,并使用数值方法进行了分析。 结果表明,多孔孔板流量计的压力损失系数随着 孔数的增加而降低,而流量系数则随着孔数的增加而增加。 孔隙率对多孔孔板流量计的压力损失系数和排量系数影响不大,但 在一定范围内增加孔隙率可以有效降低压力恢复长度。     

600MW机组凝结水再循环管道振动原因分析及处理

神华广东国华粤电台山发电有限公司600 MW机组在每次启动过程中,凝结水再循环管道均出现较大的振动,分析认为振动是因凝结水通过再循环调节阀时发生汽蚀、汽液两相流产生强大的冲击造成的。对凝结水调节阀进行了改进,采用了迷宫式结构调节阀,将迷宫芯包设计成有12个减压弯道的结构型式,并将阀门进、出口管道通径由100 mm改为200mm。改进后,机组凝结水再循环管道的振动问题均得以消除。     

竖井式进/出水口工程尺度SPH方法模拟研究

抽水蓄能电站是清洁能源体系的重要调节设施,进/出水口的水力特性直接影响抽水蓄能电站运维和收益。抽水蓄能电站竖井式进/出水口水力特性的数值模拟多采用基于网格的欧拉方法,但由于弯管段体型突变,导致孔口区域流场计算精度下降。为了克服欧拉法网格畸变的不足,本文尝试无网格的拉格朗日光滑粒子流体动力学SPH方法对含弯管段的竖井式进/出水口水力特性进行工程尺度精细模拟。结果表明,通过GPU硬件加速,实现了工程尺度的千万级粒子数SPH模拟计算,结果精度较高;对比模型试验结果,发电/抽水工况下上水库至直管段水头损失系数模拟相对误差为15.79%和19.51%,孔口断面流速不均匀系数模拟相对误差为6.30%和3.20%;对比PIV测量结果,弯管段模拟结果一致性较高,但扩散段流动分离现象较明显;对比不包含弯管段的Fluent计算结果,导流锥附近无漩涡且孔口回流区域面积更小。研究发现,相较于欧拉法,SPH方法更清晰地模拟流动分离、二次流等复杂紊流现象,且在局部体型突变处模拟更贴近实际流动特征,具有较大模拟应用潜力。     

涡旋射流控制扩压器分离流动的大涡模拟

为研究涡旋射流对湍流边界层分离控制的机理,基于大涡模拟方法建立了具有涡旋射流、扩张角为14°的圆锥扩压器数值分析模型,计算结果与相应试验数据吻合良好,验证了计算模型的合理性与精确性。通过对特征截面上流场参数的详细分析,获得了射流导致的复杂涡系形成过程,发现了射流孔附近的强涡来源于剪切层涡,剪切层涡经过破碎和耗散,在射流下游近区发展为强弱不对称的反向涡对,在下游远区形成一个纵向涡旋,该涡旋将主流流场边界层外的高能流体卷入到边界层内,增加了边界层内部的流动能量,从而延缓或抑制了流动分离。与相同条件下未采用涡旋射流控制的扩压器相比,其压力恢复系数增加19.8%,表明涡旋射流是一种有效的边界层分离控制方法。文中还分析了不同射流孔数和射流倾斜角对于压力恢复系数的影响,发现选择合适的涡旋射流孔数及其射流倾斜角等参数,可以更有效的控制扩压器内流动分离。