基于UG软件平台的混流式水轮机转轮三维造型

混流式转轮的CAD/CAM/CAE均需精确的三维数字化模型.针对直接利用木模图的二维线条生成转轮叶片存在不正常的凹凸现象,利用UG将轴面流线生成NURBS曲面进行叶片三维造型,建立了光滑精准的三维转轮模型.比较可知,模型与实际情况基本吻合,建模方法可供借鉴.     

含沙河流中混流式水轮机全流道三维性能预测

通过对水轮机过流部件内部流动模拟计算,获得了输送含沙两相介质时水轮机过流部件流动不同的规律,分析了水轮机过流部件内部流场的两相流流动机理,并探讨了运行于两相流体(含沙水流)环境下的舍沙水流水轮机过流部件的性能及水力损失.     

混流式水轮机全流道三维非定常流场数值模拟

基于三维时均N-S方程和RNGk-ε双方程湍流模型,采用滑移网格模型进行了混流式水轮机全流道动静干扰的三维非定常湍流计算,捕捉了水轮机各过流部件内复杂湍流场分布和尾水管内涡旋结构等流动信息随时间的变化情况.计算结果表明,水轮机中的水流处于复杂的湍流运动状态,随时间推移变化剧烈,计算结果更接近实际流场分布.     

混流式水轮机能量特性的预估计算

本文根据能量性能参数计算的要求,在水轮机内部流动计算基础上,建立了混流式水轮机流量的预估计算及过流部件损失的计算公式,并编制了计算程序.由计算所得水轮机流量、效率及限制流量值与试验结果的符合较好.图8参6     

长短叶片混流式水轮机转轮的三维几何建模

针对混流式水轮机叶片形状复杂、实体造型困难,以混流式转轮叶片二维木模图为基础,基于UG软件的三维建模功能,采用由点到线、线到面、面再到体的方法对混流式水轮机叶片进行三维造型.针对水轮机一次造型不光滑,采用类流线的方法在尽量保持原有型值点不变的前提下优化模型,最终建立了光滑精准的三维模型,为后期的流动性能预测、刚强度计算分析等提供了条件.     

混流式水轮机引水部件的流动计算

本文用二维边界元法计算了混流式水轮机全部引水部件的二维势流流场.提出了引水部件二维势流模型.在边界元计算中,采用了常数单元积分的解析公式,并将库塔条件直接引入了边界元方程中.避免了复杂多连通域中库塔条件的多重迭代.计算结果与一个模型实验结果吻合较好.图5参6     

混流式水轮机导水机构三维定常CFD分析

基于三维N-S方程和标准k-ε紊流模型,采用CFD(计算流体力学)软件对HLA351-LJ-170混流式水轮机原型机的导水机构在小流量和大流量工况下分别进行了三维定常数值模拟,获得了流场的速度、压力分布变化规律。结果表明,CFD分析能较准确地预测导水机构内部流场的结构,数值模拟结果对水轮机选型和优化设计均具有重要的指导意义。     

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。     

大型混流式水轮机的疲劳设计

针对大型混流式水轮机转轮的上冠和叶片连接处产生疲劳裂纹的问题,提出了一个完整的疲劳强度设计方法。它包括了确定设计载荷谱、有关材料的疲劳特性指标及其影响系数、寿命和安全系数的计算方法等。这一研究成果结束了大型混流式水轮机长期以来所采用的半经验静态设计方法,为水轮机疲劳失效的安全可靠性评估提供了依据.     

混流式水轮机转轮的计算机设计研究

概要介绍混流式水轮机转轮计算机设计的水力设计方法,其一般原理同样适用于离心泵和混流泵叶轮的设计。     

在定常流动下混流式水轮机叶片横向振动特性分析

使用一般壳体理论及ALE描述下叶片近壁区流动控制方程，在正交流线坐标系中建立了描述混流式水轮机叶片振动的一般方程，并将叶片在流向与展向的振动对横向振动的影响表示为参数函数，构造出描述叶片横向振动的Mathieu方程，从而可利用数学上熟知的Mathieu方程的特性分析叶片的横向振动。     

考虑动静干涉的多级透平叶栅大攻角流动特性的三维数值分析

采用全三维粘性数值模拟技术，利用由Menter基于κ-ω模型和κ-ω模型发展而成的BSL双方程湍流模型(Baseline Model)，采用“混合平面”方法传递级间参数，通过求解三维粘性可压缩Favre平均Navier—Stokes方程，对一个考虑应用变几何涡轮技术的舰船动力涡轮三维粘性流场进行了数值研究。变几何涡轮的显著特点是采用可调导叶技术，进而使其透平叶栅可能在大攻角范围内运行。由此通过多级计算，计及动静干涉效应和动叶顶间隙的影响，从而更准确地预测透平叶栅的大攻角流场特性，以期把握变几何涡轮技术的气动设计特点。     

汽轮机叶片的三维几何造型方法综述

通过对汽轮机叶片汽道型面及叶根、叶冠部分几何造型特点的分析,介绍了应用CAD/CAM软件对汽轮机叶片进行三维几何造型的一般方法并指出了在叶片设计及制造过程中的应用。     

导叶开度对混流式水轮机尾水管内流动特性的影响

为了深入研究尾水管内的流动特性,结合某电站混流式水轮机的实际运行情况,基于标准的κ-ε湍流模型,选用Fluent软件在额定水头不同导叶开度下对其进行全流道数值模拟,分析了不同导叶开度对混流式水轮机尾水管内部流动特性的影响。结果表明,当导叶开度为100%时尾水管内部形成了周期空化涡带,此涡带的存在易导致水轮机机组产生强烈振动;当导叶开度较小时,尾水管内速度分布较为均匀;尾水管进口段的压力分布情况对导叶开度的变化较为敏感,可通过合理控制导叶开度来减小尾水管内的水力振动,降低水力损失。     

N100MW汽轮机通流技术改造

分析了运行多年的N100-90/535型汽轮机通流部分存在的问题,提出了具体的处理方案,并对改造后的运行效果进行了评估鉴定。     

颗粒对混流式水轮机内流场及外特性的影响

为了研究颗粒对混流式水轮机内部流场和外特性的影响,采用单相和固液两相流模型对某电站的高水头混流式水轮机进行全流道非定常数值模拟,分析水轮机运行在典型工况(小流量工况、额定工况、大流量工况)时的外特性和压力脉动特性。结果表明:颗粒的存在会不同程度降低水轮机效率,平均降低1%左右。在监测点P_1(转轮与活动导叶的交界面)处,颗粒的存在不同程度增加了此处的压力脉动,小流量工况下增加幅度最大;监测点P_5(尾水管)处,小流量工况下颗粒的存在增加了此处的低频压力脉动,大流量下颗粒的存在略微削弱了此处的压力脉动幅值。     

混流式水轮机调节系统的混沌建模及分析

水轮发电机在正常运行中会受到各种各样的干扰(增减负荷、故障等),因此控制其稳定运行十分必要。针对混流式水轮发电机系统,分析了各个子模块的动态特性,分别建立了其整数阶和分数阶非线性数学模型,研究了正常运行工况下水轮机调节系统中各变量的状态轨迹图,采用Lyapunov指数、Poincaré映射图、功率谱分析了水轮机调节系统的非线性特性,并研究了水轮机调节系统在参数变化时的分岔现象,进一步证明了水轮发电机在运行中表现出的非线性混沌特性,研究结果可为混流式水轮发电机的混沌控制研究提供理论依据。