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.     

模型水轮机尾水管压力脉动试验研究

在水轮机模型试验台上进行水轮机尾水管压力脉动试验研究,通过压力脉动试验工况的选择、测点的布置、信号采样频率及采样时间的确定,得到了在水轮机模型试验台上进行水轮尾水管压力脉动试验的方法。试验结果表明,所选择的工况合理,测点布置科学,信号采样频率及采样时间确定合理可行。     

水泵水轮机泵工况小流量波动特性

为了研究水泵在水轮机泵工况小流量下的流场特性,对某电站水泵水轮机进行建模.采用SIMPLEC算法和剪切压力传输模型（SST k-ω）模拟泵工况的流场特性,分析当泵工况活动导叶处于设计开度时在小流量下转轮、导叶的流场,结合实验对水泵水轮机的性能进行对比计算.结果显示,在导叶设计开度下当体积流量为设计流量的15%～53%时扬程曲线有小幅度波动;流量越小在导叶间的类似射流现象越明显,随着流量降低涡结构逐渐增多并且尺度逐渐变大,以至于充满整个活动导叶与固定导叶之间的流域;导叶的存在是小流量下扬程小幅度波动的主要原因.以上结论均可为水泵水轮机的优化设计提供依据.     

基于CFD的水泵水轮机压力脉动分析

针对水泵水轮机的压力脉动问题,采用计算流体力学进行了全流道数值分析。在活动导叶以及转轮之间的无叶区沿圆周方向设置61个监测点,并且对水轮机工况以及水泵工况分别采取不同工况进行压力脉动分析,对比分析不同工况的流场与压力脉动之间的联系。结果表明,水轮机工况以及水泵工况无叶区压力在时空尺度上均呈现周期性分布,水轮机工况压力分布主要由转轮叶片所决定,水泵工况压力脉动主要由活动导叶决定。水泵工况压力脉动强于水轮机工况。     

水轮机压力脉动的混沌动力学特性

为有效进行水轮机的运行监测和故障诊断,采用混沌动力学方法对水轮机在偏工况运行时的压力脉动特征进行研究.利用提升小波变换对压力脉动实验数据进行去噪,给出压力脉动信号时域分布及各频率成分的能量分布情况.分析脉动信号由轻度空化发展到严重空化过程中的一系列动力学特性,包括时频特征分布、相轨迹图、李雅普诺夫(Lyapunov)指数图和庞加莱(Poincaré)映射图等.结果表明:水轮机尾水管压力脉动的主要能量分布在低频段,随着空化程度的加重,频谱脉动强度增大;对于研究工况,最大Lyapunov指数均大于零且随空化程度增加而增大,说明水轮机压力脉动信号存在混沌吸引子.利用本文方法进行多工况分析,可完成在线运行监测.     

原型混流式水轮机压力脉动特性CFD模拟分析

水轮机压力脉动与流动特性紧密关联.在保证CFD模拟与原型试验结果吻合的基础上,对覆盖某原型水轮机运行区间的25个稳态工况进行了模拟,分析了压力脉动特性及流态特性的对应关系.结果表明,该水轮机存在不稳定的运行开度区间,区间大小和位置随水头而变动;转轮内存在叶道涡,尾水管内存在碎涡及螺旋涡带,碎涡相互干扰使得尾水管低频脉动丰富,螺旋涡带撞击尾水管壁面产生低频高幅脉动并向上游直线传播;动静干涉产生的高频高幅脉动幅值并非随导叶开度增加而成线性增大.该结论可为机组运行和振动特性研究奠定基础.     

基于关联维数的不同压力下液压管路振动信号的非线性分析

关联维数可定量分析不同压力状况下液压管路的工作状态.详细讨论了不同压力下液压管路系统的振动信号中关联维数的计算方法,并通过实验进行了分析.实验结果表明,通过偏相关积分算法计算得到的指数维数(关联维数近似值),能表征不同压力变化下的液压管路振动信号的变化,当压力变大时维数逐渐增大.     

不同工况下混流式水轮机叶栅流场的数值模拟

针对混流式水轮机叶栅空蚀和振动问题,基于UG对混流式水轮机转轮叶片进行三维建模,运用CFD方法对不同导叶开度(30%、60%、90%)在不同速度(5 m/s、8 m/s、10 m/s)条件下对叶栅流场进行模拟,主要根据叶道涡和二次流对叶片空蚀和振动问题的影响进行分析.研究结果表明:在额定工况下,高流速流体是引起叶片吸力侧出水边空化的主要原因;在大开度导叶工况下,流道间的叶道涡和在流道出水边形成的二次涡随着流速的增加变得不稳定,使得局部区域空化和振动问题加剧.     

水轮机各工况导水机构开度的解析求解

本文的研究得出了水轮机导水机构任意角意出流角或位置角所对应的导叶开度,它能依据模型水轮机综合特性曲线准确的得出水轮机各工况的导叶开度。另外本文的公式简单,便于应用。     

混流式水轮机尾水管螺旋涡带的近似解析模型及验证

混流式水轮机在偏离设计工况特别是在部分负荷下运行时, 转轮出口的旋流会在尾水管中产生螺旋状涡带,该涡带引起的压力脉动是引起水轮机水力不稳定的最主要原因。采用全流道非定常三维流场数值模拟来计算尾水管流场不仅对计算资源性能要求很高和耗时,而且很难在设计阶段快速计算出尾水管涡带诱导的流场,不利于在较宽运行工况范围预评估水力稳定性。本文在螺旋涡管诱导流场理论的基础上探索建立在部分负荷运行下尾水管中螺旋涡带的近似解析模型。采用该模型可以快速近似地计算出尾水管的流速,与国外相关的试验结果对比,验证了该模型的正确性。可以进一步研究将该模型用于混流式水轮机设计过程中的优化流道设计,以减轻尾水管涡带的影响和扩大运行工况范围。       

基于关联维数的双跨转子轴承系统故障诊断

以双跨转子轴承系统为研究对象,针对其状态监测与故障诊断中存在的问题,利用虚拟仪器软件平台开发了一套基于关联维数的故障诊断系统。通过提取实验台振动信号并计算其关联维数实现对系统的故障诊断。结果表明,不同工作状态下系统的关联维数各不相同,正常运转时关联维数最小,发生故障时关联维数增加,且关联维数随着嵌入维数的增加成增长的趋势,并趋于稳定。该系统以关联维数作为特征兆量,能够快速准确地对双跨转子轴承系统进行状态监测与故障诊断,具有一定的应用价值。     

混流式水轮机尾水管不稳定周期性水流的相似律

本文作者提出了用以研究混流式水轮机尾水管中不稳定周期性水流的相似律。给出由尾水管中水流环量引起的低频压力脉动频率与振幅的计算表达式。某些水电厂试验表明,计算表达式是正确的。提出在大型混流式水轮机转轮出口处装设轴流式诱导轮,做为消除由尾水管低频压力脉动引起的水轮机振动的措施。     

Nonlinear chaotic characteristic in leaching process and prediction of leaching cycle period

A laboratory leaching experiment with samples of different grades was carried out, and an analytical method of concentration of leaching solution was put forward. For each sample, respectively, by applying phase space reconstruction for time series of monitoring data, the saturated embedding dimension and the correlation dimension were obtained, and the evolution laws between neighboring points in the reconstructed phase space were revealed. With BP neural network, a prediction model of concentration of leaching solution was set up and the maximum error of which was less than 2%. The results show that there exist chaotic characteristics in leaching system, and samples of different grades have different nonlinear dynamic features; the higher the grade of sample, the smaller the correlation dimension; furthermore, the maximum Lyapunov index, energy dissipation and chaotic extent of the leaching system increase with grade of the sample; by phase space reconstruction, the subtle change features of concentration of leaching solution can be magnified and the inherent laws can be fully demonstrated. According to the laws, a prediction model of leaching cycle period has been established to provide a theoretical foundation for solution mining.     

基于改进G-P算法的往复式压缩机故障诊断技术

采用基于经验模态分解的G-P算法提取往复式压缩机振动信号关联维数,建立了小波降噪模型,利用自相关函数法和伪相图法结合起来确定延迟时间,并采用EMD法计算嵌入维数,通过洛仑兹系统的仿真研究,将此法应用在往复式压缩机模拟故障试验中,诊断效果较好。     

Numerical predictions and stability analysis of cavitating draft tube vortices at high head in a model Francis turbine

Draft tube vortex is one of the main causes of hydraulic instability in hydraulic reaction turbines, in particular Francis turbines. A method of cavitation calculations was proposed to predict the pressure fluctuations induced by draft tube vortices in a model Francis turbine, by solving RANS equations with RNG k-turbulence model and ZGB cavitation model, with modified turbulence viscosity. Three cases with different flow rates at high head were studied. In the study case of part load, two modes of revolutions with the same rotating direction, revolution around the axis of the draft tube cone, and revolution around the core of the vortex rope, can be recognized. The elliptical shaped vortex rope causes anisotropic characteristics of pressure fluctuations around the centerline of the draft tube cone. By analyzing the phase angles of the pressure fluctuations, the role of the vortex rope as an exciter in the oscillating case can be recognized. An analysis of Batchelor instability, i.e. instability in q-vortex like flow structure, has been carried out on the draft tube vortices in these three cases. It can be concluded that the trajectory for study case with part load lies in the region of absolute instability (AI), and it lies in the region of convective instability (CI) for study case with design flow rate. Trajectory for study case with over load lies in the AI region at the inlet of the draft tube, and enters CI region near the end of the elbow.     

过渡过程中尾水管进口压力分布模型试验

以水布垭电站为依托,针对水轮发电机组尾水管进口动水压力问题进行了带机组模型试验,试验采用正态模拟,进行了100%流量、部分流量及下游不同水位等一系列研究,并对工况D3进行了恒定流三维计算,结果表明尾水管进口断面压力在恒定流及过渡过程中均呈不均匀分布,此外对其原因进行了分析,研究成果对水电站设计和研究具有一定的参考价值.     

导向充气喷动床流动行为研究——充气位置的影响

在直径92mm的有机玻璃制的带导向管的充气喷动床中,以玻璃珠为实验物料,在不同的充气量,不同充气位置,导向管不同开孔率条件下,对充气喷动床的床层压降和颗粒在环形区的下移速度进行研究,研究发现通过调节充气的位置或大小和导向管的开孔率,可以调节颗粒在环形区的停留时间,也可以使床层压降发生变化,在其它条件不变的情况下,底部充气时,床层压降和颗粒下移速度均随充气量的增大而增大;改变位置充气时,床层压降和颗粒下移速度均随充气位置的升高而降低;在同一水平面上,充气位置分布越均匀,颗粒下移速度越接近其平均值,但对床层压降无明显影响。