研制四重斜流式转桨水轮机的必要性与可行性

本文探讨了我国研制四重斜流式转浆水轮机的必要性与可行性,水轮机出力公式中一个被忽视的问题,以及水轮机附属装置的改进.     

基于CFD灯泡混流式水轮机转轮水力设计的研究

将混流式水轮机的转轮应用于灯泡式机组中,介绍了这种灯泡混流式水轮机的基本原理,并采用CFD软件辅助进行了流网划分、流线绘制、轴面速度的计算及其曲线的绘制.在模拟内部流场的基础上,对90米水头段的转轮进行了水力设计与转轮型线的绘制,为水轮机转轮的水力设计提供了进一步的研究方法.     

水轮机尾水管水压力脉动与运行工况的关系

以三峡水电站水轮机工况为模拟条件,进行了混流式水轮机尾水管压力脉动试验研究,分析了在水头变幅较大的工况下混流式水轮机尾水管水压力脉动与转轮出口水流环疸及单位参数之间的关系。研究结果表明,适当选定混流式水轮机额定参数对减轻尾水管水压力脉动是十分有效的。     

水轮机尾水管水压力脉动与运行工况的关系

以三峡水电站水轮机运行工况为模拟条件,进行了混流式水轮机尾水管压力脉动试验研究;分析了在水头变幅较大的工况下混流式水轮机尾水管水压力脉动与转轮出口水流环量及单位参数之间的关系．研究结果表明,适当选定混流式水轮机额定参数对减轻尾水管水压力脉动是十分有效的．     

岩滩水电站机组主要参数的选择及水轮机模型验收试验

岩滩水电站装机４台，装机容量１２１０ＭＷ．水轮机为混流式。额定水头５９．４ｍ，转轮直径Ｄ１为８ｍ，是我国目前尺寸最大的混流式水轮机。岩滩水电站水轮机性能采用模型验收试验方式验收．其全模拟模型最高效率达到９２％。     

水力机械止漏密封的试验研究及其改进

本文针对水泵叶轮、混流式水轮机转轮止漏密封的磨损和汽蚀破坏情况,对圆柱面间隙式密封、迷宫式密封和反螺旋式密封间隙的压力分布及其泄漏量变化规律进行了模拟试验研究。结果表明:用新设计的反螺旋式密封代替传统的迷宫式密封,可以减轻止漏密封磨蚀破坏,延长水泵和水轮机使用寿命,提高水力机械的容积效率。     

混流式水轮机稳定运行的主要水力因素分析

随着科学技术的不断发展,水电事业也得到了很大的进步,混流式水轮机在水电站的应用,其稳定性直接影响着水电站的经济效益。随着混流式水轮机机组容量、尺寸与转速越来越大,其内部结构也越来越复杂,混流式水轮机的稳定性问题也日益突出。该文针对型号为HL100-LJ-100混流式水轮机稳定性在水力方面存在的问题进行分析,并提出有效对策。     

基于CFD的转轮叶片对虹吸式水轮机水力性能的影响分析

为了更加高效地利用超低水头水力资源,设计了一种采用虹吸式出水流道的轴流式水轮机。针对这一形式的水轮机,在设计水头和额定转速下采用CFD进行三维数值模拟,计算各过流部件的水力损失,研究水轮机的水力性能。通过改变转轮叶片出水边翼形,对比分析转轮出口水流流态与虹吸式出水流道水头损失的关系,研究不同叶片对虹吸式水轮机水力性能的影响。结果表明,在水头、转速和导叶开度相同的情况下,各修改方案中叶片3使得出水流道水头损失较小,其对应的平均涡角为13.26°,出水流道水头损失为0.135 m,水轮机的效率也较高(为89.33%)。此外,选取效率较高的叶片,改变叶片数量,分析其对虹吸式水轮机水力性能的影响。     

用奇点系法设计各种类型水轮机水泵转轮的研究

本文提出一种转轮水力设计的新方法,它不仅适用于各种比转数的混流式水轮机和斜流式水轮机,而且也适用于各种比转速的离心泵和混流泵。该方法是采用分布在转轮叶片假想骨线上的奇点系来代替固体翼型对水流的作用,对所研究之速度场进行分析计算,从而得到被代替之翼型。该方法实质上是解环列翼栅的绕流问题,该方法的特点是能够在设计中有目的地控制及计算出沿翼型表面各点的速度和压力分布,从而可以予先计算出转轮的汽蚀系数和设计出汽蚀性能较好的转轮。本文从环列翼栅的特点出发,推导出一些相应的计算公式。     

水轮机叶片裂纹问题综述

水轮机转轮,尤其是中、高比速混流式水轮机转轮中的裂纹现象,在世界各地普遍存在。本文总结了现在普遍预防裂纹的措施,应从水力、结构设计,制造和运行等多方面入手。如:优化水力参数,优选材料,进行静强度计算和疲劳分析、避开共振分析,采用成熟的焊接工艺,减小应力集中,优化运行等。对大型混流式水轮机转轮,应实施可靠性工程,切实抓好精心设计、精良制造、合理运行三大环节。     

竖井三向贯流式机组

在总结我国兴建低水头电站经验的基础上,本文提出了半贯流式水轮机简易结构装置型式,在水力性能方面它仅次于灯泡式,优于其它半贯流式.它是适合我国国情的发展低水头大流量小型水电站的一种新机型.     

基于内流场的可逆式水轮机转轮设计

针对可逆式水轮机效率普遍较低这一问题,借鉴低比转速混流式水轮机的叶片设计理论,对一给定参数的可逆式水轮机进行水力设计、Pro/E三维造型.计算采用雷诺时均方程和RNG κ-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法.数值计算结果表明,可逆机水轮机工况的最优效率达到91％,水泵工况的最优效率达到82％,反复修正模型还有进一步提升的空间.     

混流式水力机械S_2流面杂交命题的变分原理

本文从理论上研究水力机械转轮轴面流道的设计方法。首先用坐标旋转法和映象平面法分别解决混流式S_2流面杂交命题主方程的奇异性和求解域边界未定问题。然后对混流式S_2流面半反命题的变分原理进行反演变换得到混流式S_2流面不可压缩流动A,D和E类杂交命题的变分原理和广义变分原理。将原来求偏微分方程组的边值问题转化为求一等价泛函的驻值问题,从而可以应用各种变分直接解法如有限元法进行水力机械转轮轴面流道的设计、改型和三维流场分析。     

水涡轮机械流场中的颗粒运动

从流体力学的基本理论出发，分析了固体颗粒在任意流场中的受力，导出了该流场中稀疏固体颗粒的运动方程，同时导出了固体颗粒在柱坐标系下的水涡轮机械流场中的运动控制微分方程式，给出了求解颗粒运动的数值计算方法，并求解了固体颗粒在一混流式水轮机转轮流场中的运动轨迹。     

水涡轮机械流场中的颗粒运动

从流体力学的基本理论出发，分析了固体颗粒在任意流场中的受力，导出了该流场中稀疏固体颗粒的运动议程，同时导出了固体颗粒在柱坐标系下的水涡轮机械流场中的运动控制微分方程式，给出了求解颗粒运动的数值计算方法，并求解了固体颗粒在一混流式水轮机转轮流场中的运动轨迹。     

关于混流式水轮机的水力振动问题

本文导出了影响Rheingans数的因素的理论公式,根据此式可解释水力振动频率随混流式水轮机导叶开度减小而增高的趋势.文中还根据两个压力梯度方程初步分析了压力脉动振幅随工况而变的现象.     

运用AutoCAD和Excel辅助水轮机的水力设计

利用AutoCAD和Excel软件探讨实现水轮机水力设计的技术方法.传统的工程设计方法存在着重复的数据计算与绘图,工作量大、效率低,精度差和周期长的缺陷,若采用先进的设计方法,其性能还有进一步提升的空间.利用AutoCAD和Excel软件可以实现混流式转轮轴面流道、轴面流线和轴面截线的绘制,以及蜗壳的辅助水力设计等.该方法可以提高设计精度和水力模型的性能,缩短水力模型的开发时间,降低成本与设计人员的劳动强度.     

混流式水轮机外特性与几何尺寸的关系研究

水轮机外特性主要受其几何尺寸影响,但目前尚没有探明水轮机外特性与其几何尺寸之间的关系式,在水轮机一维流动理论中无法采用水轮机几何尺寸信息对其外特性进行预测。本文在水轮机流量调节方程的基础上结合能量守恒定律建立了混流式水轮机的一维数学模型,得到了流量特性与力矩特性的显式表达式,可有效预测水轮机外特性曲线,并通过与实测数据的比对验证了该模型的正确性。文中提出的水轮机外特性曲线预测方法在水电站初步设计、过渡过程计算中混流式水轮机特性曲线延伸等领域具有重要的理论意义和实用价值。     

尾水管水力振动的监测与故障判断

从模型及真机试验结果出发，叙述混流式水轮机一般的水力故障形式，研究了尾水管的水力振动特点及振动随运行工况而变化的情况，介绍了以压力脉动频率及幅值作为特征参量对尾水管进行振动监测及故障判断的方法。     

混流式转轮的性能预估和增容优化

通过对原型混流式转轮的三维定常湍流计算,找出导致水轮机出力达不到设计要求的原因,根据计算结果对原型转轮提出增容优化改造建议,对改造后的转轮性能进行预估,以验证增容优化改造方案的可行性.流场计算以连续方程和雷诺时均N-S方程为基础,选用标准k-ε两方程湍流模型使方程组封闭,通过贴体坐标下的有限体积法对控制方程进行离散,数值求解采用SIMPLIC算法.计算结果表明,增容优化改造后的水轮机转轮流场分布较为合理,满足电站水力参数的要求,改造方案可行.此方法也可推广到转轮水力设计中.