多级轴流超临界二氧化碳透平气动设计及仿真分析

透平是超临界二氧化碳（S-CO₂）布雷顿循环系统的核心部件,目前主要面临效率低的问题。本文针对1台4级轴流S-CO₂透平进行气动设计,并对透平内部流动进行了三维数值模拟分析。结果表明,动叶叶顶间隙泄漏流是影响透平流动和性能的主要因素,泄漏流不仅会与叶片通道主流相互作用,还会影响下一级静叶流动,在入口产生较大攻角,引起静叶叶顶吸力面前缘和压力面喉口部的流动分离,并影响下游动叶叶顶端流动,导致泄漏流强度随级数累积增强,降低透平效率。根据流动仿真分析结果对透平进行了改进设计,使透平效率显著提高,达到84.44%。     

透平式能量回收一体机水力特性数值分析

反渗透式海水淡化是目前工业化应用规模最大的海水淡化技术.反渗透式海水淡化装置工作时,反渗透膜的工作压力约为6 MPa,淡化过程持续供给高压原海水所需的能耗较大;淡化后的浓海水仍维持高压状态,蕴含大量余压能,透平式能量回收一体机将此余压能驱动泵侧加压供水侧,可大幅降低反渗透海水淡化装置的运行能耗.本文以三沙岛海水淡化装置...     

冲击式水电站过渡过程数值模拟

冲击式水电站机组甩负荷时,由于电站引水道长,为了减小系统最大压力上升,针阀关闭时间较长,而为了避免机组转速上升过高,在喷嘴后设置折向板以截断水流,在过渡过程计算中对针阀前管道和机组需要用不同的流量计算,本文分析了冲击式水轮机与常规混流式水轮机运行的不同,建立了冲击式水电站折向板关闭时的计算数值模型,并用该模型对一冲击式电站进行了过渡过程计算。     

低迟滞刷式密封泄漏特性的数值研究

在分析常规刷式密封泄漏特性数值的基础上,利用ANSYS-FLUENT软件求解雷诺平均纳维尔-斯托克斯方程(reynolds averaged navier stokes,RANS),采用各向异性Non-Darcian多孔介质模型对不同压力比下的实验测量常规刷式密封泄漏量进行数值模拟,结果表明,数值模拟得到的泄漏量数据与实验测量常规刷式密封的泄漏量数据吻合,该数值预测方法可行。从泄漏流场、刷丝束内、边缘的轴向压力分布、刷丝束上、下游面的径向压力分布以及泄漏量等方面对常规刷式密封和低迟滞刷式密封的泄漏特性进行比较分析,低迟滞刷式密封在遮流板和减压槽的作用下,其泄漏流的流动形态与常规刷式密封的不同,能有效地降低刷丝束围栏区域的轴向压力差,但其泄漏量较常规刷式密封大,应对其结构进行改进设计。     

喷针开度对冲击式水轮机转轮水力性能影响研究

冲击式水轮机是一种适用于中高水头段水力资源开发的流体机械,在我国西南地区高水头水力资源的开发中有着广阔的应用前景。本文以西藏紫霞水电站冲击式水轮机模型机转轮为研究对象,在5个不同的喷针开度下分别进行了转轮内部三维非定常多相流动数值模拟,分析了喷针开度对转轮水力性能与内部流动特性的的影响。预测结果显示转轮水力效率随开度上升而先上升后下降,在设计开度下水力效率最优。在0.75～1.60倍设计流量区间中,转轮水力效率的变化幅度小于1%。根据3个典型开度下转轮水斗内部非定常流动过程的对比分析,发现大开度工况时,水斗缺口处会发生水膜流的漏流现象,喷针开度越大时的泄漏量也越大,从水斗缺口处的漏流现象是其水力损失加剧的主要流动原因。研究为紫霞水电站230 MW大型冲击式水轮转轮水斗的水力优化设计提供了重要参考。     

泥沙直径和浓度对水斗式水轮机转轮的磨损特性

含沙水流会对高水头水斗式水轮机转轮造成磨损,影响机组检修和高效安全运行.文采用流体体积模型(volumeof fluid,VOF)、SST k-?湍流模型和离散相模型(discrete phase model,DPM)对含沙水流进行了固–液–气三相非定常数值模拟,研究了泥沙颗粒的直径、浓度与斗叶内表面磨损量、磨损位置的...     

变耦电抗式可控串补的操作特性分析和试验

为了解变耦电抗式可控串补的各种操作特性,对串补装置典型操作时的电流、电压进行了试验和分析.提出用于串补装置暂态分析的通用等值电路,利用特性参数建立电路方程解的通用结构.利用特性参数法分析线路开关投入装置时的过流、过压,以及装置在逐级和大跨级调节换级过程中的电流、电压特性.采用电磁仿真软件EMTDC对旁路开关投、退串补装置的操作过程进行了仿真;还进行了动态模拟试验以及装置在典型换级过程中的电流、电压的特性测试.结果表明和理论分析是一致的.     

单桩式海洋风电装置风振数值分析和现场监测研究

为了研究大型单桩式海洋风电装置风振效应较为显著的原因,利用p-y曲线法考虑结构的桩土相互作用,理论分析了风-结构流固耦合的原理与特性,并通过ADINA软件建立了"风轮-机舱-塔架-基础"整机的数值模型,对风电装置整机结构的风致振动问题进行了数值模拟,并与现场监测数据进行对比。结果表明,数值模态分析与现场监测结果较为吻合,考虑流固耦合效应的风致风电机整机结构的动力响应数值分析与现场振动监测结果较为接近,且趋势一致。研究成果证明了文中提出的整机数值模型和数值风洞对风电机整机结构进行风振分析的可行性与可靠性,可为风电装置结构设计及振动控制仿真研究提供科学依据,为类似工程结构的风振分析提供借鉴。     

冲击式水轮机转轮断斗的解决方法

通过对国内电厂冲击式水轮发电机水轮机转轮断斗的分析研究,找出了断斗的原因,提出了解决办法,以避免转轮产生断斗.     

基于CFD的长短叶片水轮机全流道湍流流动定常研究

以混流式水轮机HLA351为原型,基于FLUENT,采用Realizable k-ε双方程湍流模型和三维时均N-S方程,对长短叶片结合混流式水轮机在额定流量工况下湍流流动进行了全流道三维定常模拟研究,获得了长短叶片水轮机全流道的流速和压力分布。计算结果表明,长短叶片结合的水轮机流速和压强分布合理、性能优,对水力机械的设计等研究具有重要的指导意义。     

冲击式水轮机技术进展与发展趋势

与反击式水轮机相比,冲击式水轮机有着应用水头高和高效率工况范围宽的优点,是开发高水头水电能源的核心装备。然而,冲击式水轮机内部为开放式、多相非稳态流场,存在多种流动状态转换以及多部件相互匹配的复杂流动特性,影响着水轮机性能的好坏,进而决定着高水头水电能源的开发利用率。可视化试验技术、计算流体力学、有限元法和人工智能优化设计算法的快速发展加速了冲击式水轮机的技术发展。我国的冲击式水轮机技术起步较晚但发展迅速,经历了从无到有、自主设计和提升改进3个阶段,特别是近20年我国冲击式水轮机技术取得了突破性进展。本文在全面综合国内外冲击式水轮机领域研究成果的基础上,以近20年来冲击式水轮机技术的主要研究进展为重点,从水轮机内部流动特性、泥沙磨蚀研究、失效分析研究及优化设计理论等4个部分对冲击式水轮机技术进展进行了综述,探讨了冲击式水轮机性能分析和优化设计中存在的一些问题,并对冲击式水轮机技术的发展趋势进行了总结和展望。     

基于风力机特性的风电机组潮流计算

在风力机特性方程和异步发电机的稳态等值模型基础上,建立了基于风力机特性的风电机组潮流计算数学模型。考虑风力机特性方程中的风力机机械力矩和发电机电磁力矩平衡,将风电机组引入处作为功率可变的PQ节点,异步发电机则作为RX等值电路模型,进行了风电机组的潮流计算。该方法引入定子电压,定子电流和转子滑差的修正量,将风力机特性方程中的风速、风能利用系数、尖速比等相关参数引入到潮流计算过程中,通过与常规的牛顿-拉夫逊潮流计算相结合,修正相应的雅可比矩阵来完成,从而保证了潮流计算迭代过程的完整性。该模型既具有传统风电机组RX模型的优点,又可以保证牛顿-拉夫逊方法的平方收敛性。最后,通过2个算例进行了潮流计算,证明了其正确性。     

三峡水轮机的非定常湍流计算及整机压力脉动分析

本文对三峡原型混流式水轮机进行了三维非定常湍流计算，得到了水轮机的非定常流场，预测了尾水管内、转轮前、活动导叶前、固定导叶前和蜗壳进口的压力脉动。通过与模型试验结果进行比较可以看出，本文提供的计算结果能够准确预测水轮机内的压力脉动。分析结果表明，尾水管内涡带及转轮与活动导叶间的动静干扰是产生压力脉动的两个主要脉动源，并在整个水轮机流道内传播。     

偏负荷工况混流式水轮机转轮结构稳定性研究

为探究偏负荷运行工况下混流式水轮机转轮结构稳定性,本文基于单向流固耦合方法,对三种典型偏负荷工况下转轮结构进行了静力学分析和模态分析.结果表明:受不稳定水流影响,80％、60％和40％负荷工况下,较大变形分别位于转轮下环、叶片出水边中部以及叶片迎水刃处中部.预应力对转轮结构影响较小,其导致固有频率增加1 Hz左右;而水...     

不同运行状态下的飞机蓄电池ELA稳态分析

航空蓄电池在飞机地面装载与准备、启动发动机以及应急状态下是飞机电气系统的直流电源,在整机电源容量分析(ELA)时需要进行容量分析。在其他飞行状态下,蓄电池由飞机电网充电,是飞机电源系统的重要负载,需要对其进行负载分析。分析了飞机蓄电池ELA稳态计算原理;结合实测飞机电气系统实验模拟设备运行数据,完成了飞机航空蓄电池在不同工作状态下的ELA计算研究。研究表明,正确的蓄电池ELA分析可为飞机电气系统设计中蓄电池选型或机载电子电气设备加改装提供必要技术支撑。     

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。     

闸坝地基渗流计算中边界条件敏感性分析研究

在渗流计算中,计算结果的准确性与渗流区边界条件的选取有很大关系.为获得渗流场数值模拟时边界条件对渗流场及渗流特征参数如渗流量、水力坡降的影响程度,本文进行了渗流边界条件对渗流场及渗流特征参数敏感性分析,主要针对沙湾水电站闸坝基础渗流计算模型的入渗边界η1、出渗边界η2及相对不透水层边界ηD等渗流区边界处于不同位置时,分析其对计算结果的影响,及对渗流参数的敏感程度.结果表明,上下游渗流边界及相对不透水层对渗流场、渗流量及渗透坡降均存在敏感区间.