轴流式水轮机转轮体有限元分析

本文通过两种力学分析模型,对轴流式转轮体进行刚强度分析,结果表明:由于采用不同的力学模型,其计算结果相差较大.最终给出了轴流式转轮体有限元分析的力学模型.     

基于CFD分析的轴流式转轮叶片刚强度分析

本文采用雷诺时均的N-S方程和k-ε紊流模型,采用有限体积法和非结构化网格,对转轮区域内的流体运动进行数值模拟,获取叶片表面的受力信息,得到反映真实情况的叶片表面应力分布;将此应力分布加载至刚强度分析的叶片模型表面,采用有限元方法应力计算,实现了轴流式水轮机转轮叶片的刚强度分析。结果表明,在三个计算工况点中,算例中叶片的应力和变形最大值出现在最大水头额定出力工况。     

水轮机转轮裂纹的原因及预防措施

笔者结合近年来水轮机转轮叶片发生的裂纹事件,分别阐述了混流式水轮机、轴流式水轮机、冲击式水轮机和贯流式水轮机的转轮叶片发生裂纹的主要原因,尤其对混流式水轮机转轮产生裂纹的原因从水力方面、设计方面、铸造缺陷、制造工艺、运行工况及共振等多因素综合作用进行了探讨,并通过实例分析,提出了裂纹处理和预防措施。     

轴流式水轮机轮缘间隙三维紊流数值模拟

应用雷诺应力模型对轴流式水轮机轮缘间隙的三维紊流流动进行了雷诺平均N-S方程的数值计算与分析.对转轮直径为340 mm的5叶片轴流式水轮机在轮缘间隙为0mm、0.25 mm、0.5 mm、1 mm时分别进行了分析计算,分析了轴流式水轮机轮缘问隙对叶片压力分布、速度矢量、数值效率和间隙漏水量的影响,研究了轴流式水轮机轮缘间隙内流动规律,提出了轴流式水轮机轮缘间隙对轴流式水轮机优化设计的重要性.实例表明,用三维紊流数值模拟方法研究轴流式水轮机轮缘间隙是改进和优化轴流式水轮机设计的一个重要过程.     

我国部分反击式水轮机模型转轮技术达世界先进水平

近年来，通过自行开发及消化吸收国外先进技术，我国已研制出一部分性能优秀的反击式水轮机模型转轮，如表1及表2所示；国外也有一部分优秀混流式水轮机模型转轮如表3所示。表1我国部分优秀混流式水轮机模型转轮表2我国部分优秀轴流式水轮机模型转轮表3国外部分优秀混流式水轮机模型转轮表1的模型转轮最优效率与表3对比可知，我国的混流式模型转轮技术已达到世界先进水平。对于水口水电站的7台轴流式机组，前2台为中外合作生产，后5为国内单独制造，适用于60m水头段，模型转轮最高效率为9200／0，该机组的研制曾获1998国家科技进步H等奖；…     

水轮机转轮结构与过机幼鱼受压强损伤相关性研究

大坝阻隔了洄游性鱼类的洄游通道,鱼类通过水轮机下行或误入水轮机流道将遭受水轮机流道复杂水动力特性及水轮机结构的影响,导致过机鱼体的损伤甚至死亡。为有效保护鱼类资源,本文在对大型轴流式水轮机进行全流道三维数值模拟的基础上,以鱼类受压强和压强梯度损伤阈值作为评价指标,对水轮机流道转轮叶片数目及转轮泄水锥尺寸进行降低幼鱼损伤概率的优化研究。研究结果表明,在满足水轮机出力要求的前提下,大型轴流式水轮机转轮叶片数目增多将增大下行幼鱼受压力及压力梯度损伤的概率,转轮泄水锥相对高度的减小将增加幼鱼受压力及压力梯度损伤的概率。该研究成果可为减小鱼体损伤的环境友好型水轮机优化设计提供参考。     

轴流转桨式水轮机若干结构问题浅析

本文通过对国内运行的轴流式水轮机的实际调查,针对目前轴流式电站运行中出现的一些结构问题,进行了归纳与浅析,并提出了相应的改进措施。着重叙述了转轮叶片密封结构和操作机构、泄水锥丢失、机组抬机、转轮叶片和转轮室的汽蚀与磨损等问题。     

三峡电站（右岸）水轮机转轮刚强度分析

介绍三峡电站（右岸）转轮的刚强度分析结果,同时给出了转轮刚强度分析的边界条件和力学模型。分析结果表明三峡电站（右岸）转轮具有良好的刚强度,满足电站实际运行要求。     

葛洲坝ZZ500转轮的流动分析

本文介绍了应用湍流计算技术对葛洲坝水电站 ZZ500转轮的流动计算。给出了轴流式水轮机流动计算的建模方法,得到了 ZZ500转轮主要的内流动特性,基于流动分析结果,分析了对该转轮进行优化的可行性。     

基于遗传算法的轴流式叶片全三维优化设计

本文提出了一种结合全三维反问题计算与遗传算法优化的轴流式水轮机转轮设计方法。即在对轴流式水轮机转轮叶片进行全三维反问题设计的基础上，然后以平面叶栅表面边界层中的流动损失最小和翼型气蚀系数最低为目标，小生境遗传算法进一步对转轮叶片进行优化以得到更为理想的转轮叶片。由于此方法结合了全三维反问题方法对有厚度叶片计算的准确性，以及遗传算法对解决多目标优化问题全局搜索的准确性，可以得到比较理想的转轮叶片。     

轴流式水轮机五叶片模型转轮试验报告

本文给出了轴流式水轮机五叶片模型转轮能量、汽蚀和力特性试验的结果,介绍了与A30和ZZ587a作对比试验时的情况。试验结果表明,该五叶片转轮性能较好,符合我国水轮机型谱的要求。     

空化诱导的轴流式水轮机转轮径向振动特性研究

转轮的径向振动特性对水轮机转子系统的稳定性至关重要。为了研究空化对轴流式水轮机转轮径向振动特性的影响规律,本文首先搭建了包含激光测振仪(Laser Doppler Vibrometer, LDV)的非接触式振动测试系统,并结合高速摄影系统获得了不同空化状态下的转轮内部流场图像以及转轮径向振动信号。然后对转轮内部流动图像及振动信号进行了综合分析,结果表明：从无空化到空化初生阶段,空化系数的降低对转轮径向振动基本没有影响;空化初生以后,转轮径向振动的幅值会随着空化程度的加剧而急剧上升。转轮内部空化流动形态的转变是转轮径向振动频域特性改变的根源。从空化初生到完全空化阶段,转轮径向振动的能量会出现向低频区域迁移的趋势,增加机组共振的风险。本文的研究对轴流式水轮机稳定运行以及经济性具有重要意义。     

轴流式水力机械S2流面杂交命题的变分原理与广义变分原理

本文建立了轴流式水力机械(如轴流式水轮机)S_2流面A、B、C三类杂交命题的变分原理与广义变分原理,旨在为水力机械内的三维流动分析、转轮设计和改型等提供理论依据。     

面向水轮机轴瓦的锌铝合金组织与性能的研究

轴流式转桨式水轮机转轮叶片枢轴通过轴瓦与转轮体连接,轴瓦的性能,尤其是耐磨损性能以及使用寿命,对电站的安全经济运行有重要的影响。锌铝合金易加工、成本低、强度高、耐磨性好,是轴流式水轮机轴瓦的理想代用材料,对锌铝合金材料组织及性能进行研究,特别针对其摩擦磨损性能进行对比试验研究,结果表明,锌铝合金具有良好的耐磨损性能,在不同的实验条件下,锌铝合金摩擦系数均明显小于Cu Al10Fe3,而且保持了持续的稳定性,几乎不受摩擦时间的影响,表现出了良好的摩擦稳定性和延续性。锌铝合金可以在小型轴流式转桨水轮机进行试验性应用。     

基于现代CFD过程的轴流式水轮机通道的改进设计

阐述采用流动分析商业软件CFX TASCflow求解Navier Stokes方程并结合κ-ε紊流模型来改进轴流式水轮机水力设计的方法.多年来,在轴流式水轮机转轮研究方面作了大量的工作并取得了巨大的进步;然而,随着研究的深入,在提高机组的效率方面单从转轮本身考虑余地有限,除转轮以外,其它过流通道也必须进行充分研究.结合一个轴流式水轮机开发项目,首先通过流动数值模拟研究了半蜗壳内的流动,提出了数值液流角、损失以及流量分配的概念对改进设计非常重要.在蜗壳优化的基础上,进一步指出:由于半蜗壳自身的特点,仅通过改变蜗壳的形状不可能实现固定导叶进口完美的流动结构,并在这种思想下,讨论了采用不同形状的固定导叶以减小固定导叶进口损失来弥补半蜗壳自身的不足,提高水力效率.还优化了一个五叶片的转轮.最后,在最优工况对全通道进行了数值模拟并预估了性能,对两个转轮在优化后的同一通道下进行了同台对比试验.图20表2参2     

基于全流道非定常流动计算的轴流式水轮机尾水管压力脉动分析

以轴流式水轮机全流道三维非定常湍流数值模拟为基础,对轴流式水轮机尾水管内的非定常流场进行了分析,研究了尾水管内涡带的形态,对尾水管压力脉动的幅值和频率特点进行了分析.结果表明,大流量工况时,在尾水管内形成了一个与转轮旋转方向相反低压涡带,引发了低频压力脉动,这种低频压力脉动是水轮机中压力脉动的主要脉动源之一.     

中小型水电设备技术纵览

我国水电事业的大发展，带动了水电设备制造业的发展壮大。特别是水轮机行业，从无到有、从科研开发到设计制造，历经了50多年，如今，水轮机种类齐全，各方面性能都接近或达到了国际先进水平。水轮机最大单机容量已达70万kW，混流式水轮机转轮最大直径达10．4m，轴流式水轮机转轮最大直径达11.3m，贯流式水     

下拆式水轮机底环刚强度及动态特性分析

当水轮机转轮采用下拆式的检修方式时,由于没有混凝土的支撑作用,底环结构的刚强度和动态特性对于设计来说就显得尤为重要。针对此结构底环的受力特点,应用有限元法对底环、下环密封环和锥管的组合结构进行了联合受力刚强度分析,并通过对称循环理论得出了整体结构的动态特性。     

测杆应变法平衡乐滩水轮机转轮试验研究

测杆应变法平衡乐滩轴流式水轮机转轮,从结构上克服了钢球平衡法对大型转轮平衡试验的缺点。通过贴在测杆上的应变片,可以精确测量出由不平衡产生的微应变和方向,从而通过计算即可找出消除不平衡所需的重量及方位。     

水轮机导叶出口流速分布规律的试验研究

本文从混流式水轮机导叶出口及轴流式水轮机转轮进口测流试验结果的分析入手,总结了导叶出口环量及流速分布的规律,分析了从导叶到转轮所经流道几何参数及形状对流速分布的影响,并进而提出了改变流道参数以改变流速及环量分布,改变叶片参数以适应该分布的新设计思路。