双吸式离心泵叶轮泥沙磨损数值模拟

采用欧拉—拉格朗日多相流模型,对双吸式离心泵内的水流和泥沙颗粒运动进行了模拟,并采用离散相冲击磨损模型对不同泥沙浓度和粒径条件下的叶轮磨损进行了分析,分析结果表明：离散相冲击磨损模型可以准确预测叶轮的磨损位置和磨损强度;随着泥沙浓度的增加,叶片的磨损强度显著提高;叶片吸力面的磨损强度明显高于压力面,压力面的磨损位置集中在叶片的进口和出口处,吸力面的磨损位置则随着泥沙浓度的增加而改变;泥沙粒径是影响磨损强度的重要因素,随着粒径的减小,磨损强度显著降低。     

泄水锥形式对混流式水轮机压力脉动的影响分析

本文采用Transition SST湍流模型对模型混流式水轮机三维全流道非定常湍流进行模拟。在实验验证的基础上,针对五个导叶开度工况,分析了原型泄水锥、加长型泄水锥、加长加槽型泄水锥和圆头型泄水锥对水轮机压力脉动的影响,分析结果表明：三种改型泄水锥均能改变尾水涡带的形态,使得特殊压力脉动带变窄;泄水锥改型对水力效率、尾水管压力脉动的影响与导叶开度有关,圆头型泄水锥对减小压力脉动振幅的综合效果最好;泄水锥改型只对由尾水涡带引起的低频压力脉动有效,对动静干扰引起的叶片频率压力脉动影响不明显。     

径向射流稀释特性数值模拟

对静水环境中的径向射流进行了模拟,湍流模型分别采用了Realizablek-ε模型和RNGk-ε模型.针对径向射流的中线流速沿径向的分布,将两种湍流模型的计算值与实验值进行了对比分析.结果表明,Realizablek-ε模型比较适合径向射流的数值模拟.然后利用Realizablek-ε模型对6种不同工况下静止环境中径向射流进行了数值模拟,得出了径向射流不同横截面上浓度分布、中线浓度衰减和射流浓度半宽沿程的变化等稀释特性的规律,并给出了相应的关系表达式,通过引入特征长度的概念,可使射流的无量纲中线浓度衰减和无量纲浓度半宽呈现出较强的规律性.     

不同步导叶对水轮机压力脉动的影响

采用Realizable k-ε模型,对水布垭模型水轮机进行三维全流道非定常湍流模拟,对在不同步导叶(即MGV)作用下的压力脉动进行了分析.选择活动导叶部分开度工况,分别研究MGV在3种不同开度下水轮机的压力脉动特征.分析结果表明:MGV可以减轻尾水管涡带的偏心,减小尾水管断面的压差,从而降低尾水管内低频压力脉动的振幅;MGV改变了导水机构与转轮之间原有的动静干扰特性,形成了新的振源,蜗壳和导水机构的中高频率压力脉动有所增强.     

灯泡贯流式水轮机全流道压力脉动数值模拟

采用大涡模拟方法对灯泡贯流式水轮机全流道非定常湍流进行数值模拟,分析了额定工况和小流量工况下的压力脉动特征。计算结果表明:额定工况下,导叶前后、转轮出口的压力脉动主频为叶片频率,振幅最大值出现在转轮出口,尾水管内的压力脉动主频为转轮的转动频率,幅值相对较小;小流量工况下转轮出口产生偏心涡带,涡带旋转导致尾水管内产生低频压力脉动,低频压力脉动由尾水管向上游传递,幅值逐渐减小;额定工况下叶片上监测点的压力脉动频率为转轮转动频率的整数倍,幅值较小;小流量工况下,叶片上监测的点压力脉动幅值显著增大,脉动主频与次主频之和约为转轮的转动频率。     

径向射流紊动特性分析

在应用Realizablek-ε模型对静水环境中径向射流数值模拟的基础上,对其紊动特性进行分析,得到了各种等值线的平面分布图、射流中心线上紊动强度、紊动能及其耗散率的沿程衰减情况,并给出相应的拟合关系式,对各断面的紊动强度、紊动能及其耗散率、雷诺切应力进行分析发现其值在距离出口处一定距离后表现出较强的自相似性,均是从中心向两侧先增大后减小而后达到一个较小的稳定值,与平面射流及圆形射流紊动结构变化规律相似,但它们的最大值均大于后两者的最大值,说明其紊动更加剧烈,对废水有更好的稀释效果.     

溃坝水流三维计算模型比较

选取土石坝漫顶冲决过程中假定的溃口形状,采用FLOW-3D及FLUENT计算流体力学软件分别对固定溃口形状下漫坝水流进行全三维湍流数值模拟,对比研究溃坝水流的三维流动及水流对坝体的作用.结果表明,两者较为一致地反映了土石坝漫顶冲决过程中水流的流动及坝面应力分布,主要差异发生在坝体表面、水流自由液面附近以及水流掺混较为剧烈区域.理论上,FLOW-3D采用Tru-VOF方法捕捉自由液面所得水面附近结果应较为准确;FLUENT采用适应性较强的非结构化网格,所得壁面区域计算结果则更为合理.同时计算得到了较为精细的溃坝水流湍流结构和坝面壁面剪切应力分布,这将有助于深入理解大坝溃决的物理机理,进而促进溃坝洪水数学模型的发展及应用.     

基于流固耦合界面数据传递模型的水电站厂房流激振动分析

在现有大中型水电站机组普遍存在水力振动的情况下,如何建立一套完善的水力-厂房耦合振动模型,特别是适用于大型复杂工程计算的流固耦合界面数据传递模型,并以此来进行水电站厂房流激振动的预测,是厂房振动方面亟待研究的课题。 本文探讨了国内外常用的几种流固耦合数据传递插值算法的优劣,将近年来在航空、地形学、医学等领域广泛应用的C2紧支径向基函数插值方法进行了优化与改进,改善了该插值方法存在的精度和效率之间的平衡问题,并基于此建立了厂房流固耦合数据传递模型,进行了水电站厂房流激振动分析。 分析结果表明,当流体网格数远大于结构网格数时（5倍以上）,局部插值法的最大误差控制在工程应用可接受范围内,在网格量巨大的相关工程计算中可以考虑使用局部插值法以节省时间成本;改进后的C2紧支径向基函数可以进一步减小误差,提高精度,在大型复杂耦合界面数据传递中具有很大的优势;流道中压力脉动以叶片通过频率为主,水轮机叶片与导叶间静动干扰所引起的流体脉动压力对厂房整体结构振动影响较为明显。     

电磁连铸复合结晶器内钢液流场的数值模拟

采用数值模拟方法分析了电磁连铸复合式结晶器内的流场。对静磁场磁感应强度不同时组合磁场下的流场进行了比较,在此基础上,分析了电磁连铸复合式结晶器的工作原理。分析结果表明：电磁连铸复合式结晶器不仅具有电磁制动和软接触两种功能,而且能够控制弯月面区域的速率,使其保持在合适的范围内,从而有效地防止了电磁制动结晶器在需要较大制动强度时对弯月面制动过死及软接触结晶器弯月面波动剧易引起卷渣的弊端。     

可调导叶式轴流泵水力特性数值模拟

为了减小轴流泵导叶段水力损失,提高轴流泵性能,本文提出一种新型后置导叶--可调式导叶.通过理论推导,得出了可调式导叶的调整规律,在实验结果验证的基础上,采用数值模拟方法,对固定导叶和可调式导叶两种模型下轴流泵内的水力特性进行了分析.分析结果表明:导叶进口冲角和尾部脱流是导致导叶段水力损失的两大主要因素;可调式导叶可以通...