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基于双通道FT方法的水轮机叶道涡不稳定性数值预测研究
1
作者 王彤 唐云武 +3 位作者 张羽 郭鹏程 李颜雁 张健 《电网与清洁能源》 北大核心 2025年第7期116-121,共6页
随着“双碳”的提出,水轮机在日常运行过程中必将频繁进行工况转换,以在电网快速变化需求与电站出力之间取得平衡,这将导致水轮机在偏工况运行过程中,极易诱导其内发生复杂流动现象,如叶道涡便是其中最为典型的一种特殊涡流现象,而涡流... 随着“双碳”的提出,水轮机在日常运行过程中必将频繁进行工况转换,以在电网快速变化需求与电站出力之间取得平衡,这将导致水轮机在偏工况运行过程中,极易诱导其内发生复杂流动现象,如叶道涡便是其中最为典型的一种特殊涡流现象,而涡流结构动态演化会引起较大能量耗散并诱发高振幅压力脉动,威胁水轮机运行安全。为进一步明确水轮机叶道不稳定演化过程及其诱发不稳定压力脉动特性,该文基于双通道傅里叶变换(Fourier transform,FT)方法研究某低水头模型水轮机,通过分析内部流场、涡流结构、叶片载荷及压力脉动特性,对水轮机叶道涡不稳定性进行数值预测,以期为混流式水轮机化及设计等提供指导。研究结果表明:在转轮叶片吸力面捕捉到较大尺度的叶道涡结构,该涡结构沿着流动方向由轮毂逐渐向轮缘及出口处发展,且吸力面靠近轮毂处产生的大尺度回流是引起叶道涡的重要原因;由无叶区及转轮内压力脉动分析可知,叶道涡诱导的压力脉动为低频,且该低频脉动在轮毂处的幅值最高。 展开更多
关键词 混流式水轮机 叶道涡 FT方法 回流 压力脉动
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前置导叶对轴流泵马鞍区工况回流涡特性的影响 被引量：18
2
作者 程千 冯卫民 +1 位作者 周龙才 李娜 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期8-14,共7页
基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对带前置导叶轴流泵进行三维非定常计算,研究了'马鞍区'工况进水流道回流涡的特性以及前置导叶对回流涡结构及压力脉动的影响,揭示了前置导叶提高轴流泵'马鞍区'工况扬程的机理。结果表... 基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对带前置导叶轴流泵进行三维非定常计算,研究了'马鞍区'工况进水流道回流涡的特性以及前置导叶对回流涡结构及压力脉动的影响,揭示了前置导叶提高轴流泵'马鞍区'工况扬程的机理。结果表明,小流量工况,轴流泵进水流道内形成大范围螺旋形回流,其与主流的剪切作用导致回流涡的产生,引起大量低频压力脉动,并造成能量损失,致使泵扬程下降,出现马鞍形;增设前置导叶可打破连续的回流涡,降低低频压力脉动幅值,提高轴流泵运行稳定性;同时,前置导叶可提高轴流泵扬程,消除扬程曲线马鞍形,且随着前置导叶位置不断靠近叶轮进口,泵扬程提高幅值不断增大;最后,前置导叶调角可进一步提高轴流泵扬程。 展开更多
关键词 轴流泵 回流涡 前置导叶 数值模拟
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孔板前后倾角对高速离心泵流场特性的影响 被引量：4
3
作者 魏立超 宋文武 +2 位作者 石建伟 杨秀鑫 许倩语 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第8期1180-1186,共7页
为了更深入的研究孔板形式对高速离心泵进口段回流漩涡的影响,提出改变孔板前后倾角大小的方法,主要设计了25种不同倾角孔板的组合方案,利用电脑模拟软件ANSYS-CFX对某一高速离心泵进行全流场的数值模拟分析,从中选取了对高速离心泵水... 为了更深入的研究孔板形式对高速离心泵进口段回流漩涡的影响,提出改变孔板前后倾角大小的方法,主要设计了25种不同倾角孔板的组合方案,利用电脑模拟软件ANSYS-CFX对某一高速离心泵进行全流场的数值模拟分析,从中选取了对高速离心泵水力性能提高较大的3种倾角方案,对比分析高速离心泵的整体的流线和进口段的速度矢量变化情况,诱导轮叶轮压力和内部流场的影响,并对不同倾角孔板的性能曲线进行分析。综合对比分析为:-20°/10°型孔板能较好的改善进口段的回流漩涡,抑制诱导轮内部的回旋流,对高速离心泵的水力性能有很大提高。 展开更多
关键词 高速离心泵 回流漩涡 孔板 倾角
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水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性 被引量：14
4
作者 肖琼 张春泽 +1 位作者 夏林生 刁伟 《水利水电技术》 北大核心 2020年第7期53-62,共10页
为研究水泵水轮机在泵工况下的内部流态变化对压力脉动和转轮叶片受力的影响,采用SAS-SST湍流模型对某一模型水泵水轮机的多个非设计工况进行非定常数值模拟,分析了水轮机内部流态对导叶与转轮之间无叶区、尾水管内的压力脉动和转轮叶... 为研究水泵水轮机在泵工况下的内部流态变化对压力脉动和转轮叶片受力的影响,采用SAS-SST湍流模型对某一模型水泵水轮机的多个非设计工况进行非定常数值模拟,分析了水轮机内部流态对导叶与转轮之间无叶区、尾水管内的压力脉动和转轮叶片径向受力的影响。结果表明:在流量为40%~80%设计流量时,导叶区内产生旋转失速,转失速涡团初生于固定导叶进口,并随着流量的降低向活动导叶进口发展,且覆盖区域逐渐增大。旋转失速使压力和过流沿周向不均匀分布,导致压力脉动和转轮径向受力波动大幅上升。在40%设计流量时,失速涡团发展最为充分,无叶区压力脉动和转轮受力波动的低频分量幅值最高。旋转失速产生的低频脉动可向尾水管传播,形成的低频压力脉动幅值约为无叶区低频脉动幅值的10%。当流量低于40%设计流量时,导叶区旋转失速消失,复杂的涡结构形成的压力脉动低频成分没有周期性。此外,转轮进口的流动分离使尾水管内产生复杂的回流涡结构,导致尾水管内形成频谱丰富的压力脉动;流量降低使转轮进口回流涡结构的湍动能增加,导致尾水管内压力脉动幅值大幅上升。小流量工况下,转轮进口的涡结构演变是转轮径向力波动的主要影响因素。 展开更多
关键词 水泵水轮机 水泵工况 压力脉动 旋转失速 转轮受力 回流涡结构
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离心泵回流漩涡空化的非定常特性研究 被引量：15
5
作者 袁建平 侯敬生 +3 位作者 付燕霞 胡纪伟 张皓阳 沈陈栋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第16期24-30,共7页
为研究离心泵回流漩涡空化的非定常特性,采用ANSYS CFX 14.5,基于标准k-ε湍流模型和RayleighPlesset方程的均相流空化模型,在小流量工况点0.4Q_d下,针对IS65-50-160离心泵进行非定常数值模拟,获得了回流漩涡空化的发展过程及叶轮叶片... 为研究离心泵回流漩涡空化的非定常特性,采用ANSYS CFX 14.5,基于标准k-ε湍流模型和RayleighPlesset方程的均相流空化模型,在小流量工况点0.4Q_d下,针对IS65-50-160离心泵进行非定常数值模拟,获得了回流漩涡空化的发展过程及叶轮叶片前缘处的压力脉动特性,并与其试验结果进行了对比。同时,针对叶轮和叶片前缘处的压力脉动监测点进行了相位交叉性分析。结果表明:在0.4Q_d工况下,当空化系数σ=0.056时,回流漩涡的发展会随着叶片旋转而发生变化,且整个过程中存在3个旋转分量;叶轮进口面未出现旋转分量,而叶片前缘附近出现了3个旋转分量,其传播频率比分别为0.35、0.66与1.95。 展开更多
关键词 离心泵 进口回流漩涡空化 压力脉动 非定常数值模拟 实验研究
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小流量工况下低比转速离心泵内部流场的数值分析 被引量：4
6
作者 李凤琴 李昳 +1 位作者 李晓俊 夏密 《机电工程》 CAS 2015年第11期1438-1442,共5页
针对小流量工况下低比转速离心泵内部流动特性问题,通过运用计算流体力学软件FLUENT,并采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对离心泵内部流场进行了数值模拟。采用3种不同网格数对离心泵模型进行了网格无关性分析以验证提高数值计算的准... 针对小流量工况下低比转速离心泵内部流动特性问题,通过运用计算流体力学软件FLUENT,并采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对离心泵内部流场进行了数值模拟。采用3种不同网格数对离心泵模型进行了网格无关性分析以验证提高数值计算的准确性。沿进水管道至其进口端设置了监测点,分析了周向速度和轴向速度,得出了不同工况下发生回流的位置,分析比较了4种流量工况下离心泵内部的流场分布。结果表明:0.7Qd工况下,进水管道和叶轮流道中的流线均比较平滑,离心泵内部流动比较稳定。0.6Qd工况下,叶轮进口和叶轮流道开始产生了漩涡。随着流量的进一步降低,叶轮进口回流强度增大,叶轮流道中的漩涡逐渐向其相邻流道中扩展,离心泵内部的流态十分紊乱。 展开更多
关键词 离心泵 低比转速 数值模拟 回流 漩涡
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孔板对带诱导轮高速离心泵进口段流动特性的影响研究 被引量：4
7
作者 宋文武 魏立超 +2 位作者 石建伟 杨秀鑫 许倩语 《中国农村水利水电》 北大核心 2017年第2期190-195,共6页
为了更深入地研究高速离心泵进口段的回流漩涡对流场的不利影响,通过在诱导轮进口前方设置孔板,可以有效地减少高速离心泵回流漩涡的危害。初步对传统形式孔板进行了分析,从而设计了3种不同形式的新型孔板。利用ANSYS-CFX软件,基于RNG k... 为了更深入地研究高速离心泵进口段的回流漩涡对流场的不利影响,通过在诱导轮进口前方设置孔板,可以有效地减少高速离心泵回流漩涡的危害。初步对传统形式孔板进行了分析,从而设计了3种不同形式的新型孔板。利用ANSYS-CFX软件,基于RNG k-ε模型对某一高速离心泵进行数值模拟,分析4种不同形式的孔板对回流漩涡的控制效果。通过分析进口段的流线和速度矢量变化情况,对比孔板对诱导轮叶轮压力和内部流场的影响,并对不同孔板形式的性能曲线进行分析。计算结果表明:C型孔板即上半剖抛物线形孔板能较好地改善回流漩涡,减少诱导轮叶轮的低压区域,对高速泵的水力性能有一定的提高。 展开更多
关键词 高速离心泵 回流漩涡 孔板 数值模拟
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离心泵偏工况下流动结构分布及演化特性研究 被引量：6
8
作者 张宁 郑凡坤 +1 位作者 刘晓凯 蒋俊贤 《流体机械》 CSCD 北大核心 2023年第8期27-32,共6页
为了研究离心泵不同工况下的流动分离现象,本文以低比转速离心泵为研究对象,基于LES数值计算探索了泵内不同工况下的流动结构,利用在闭式试验台的性能试验来验证数值计算的准确性,发现泵最高效率点在1.1Q_(d)左右,在设计流量下,LES计算... 为了研究离心泵不同工况下的流动分离现象,本文以低比转速离心泵为研究对象,基于LES数值计算探索了泵内不同工况下的流动结构,利用在闭式试验台的性能试验来验证数值计算的准确性,发现泵最高效率点在1.1Q_(d)左右,在设计流量下,LES计算误差小于1.5%。通过叶轮出口流场结构分布特点,对不同工况下的流动分离现象进行对比分析,获得叶轮扫掠隔舌过程中出口流动分离现象的变化特性,及其对叶轮内流场结构的影响。结果表明:流动分离现象表现为分离泡会在叶片表面形成回流,使叶轮出口流动呈现不均匀分布特性,加强射流-尾迹结构。特别在小流量工况下,流动分离为出口旋涡的旋转提供能量,造成出口流道大面积堵塞,堵塞面积可达55%左右,诱发小流量的驼峰现象。 展开更多
关键词 离心泵 大涡模拟 回流 旋涡
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螺旋离心泵内回流涡空化的计算与分析 被引量：5
9
作者 杨斌 邓玉轩 何娜 《流体机械》 CSCD 北大核心 2019年第9期17-20,共4页
为了对水力机械内部的回流涡空化流动进行深入研究,应用CFD软件对一台螺旋离心泵进行了数值模拟计算,发现在一定工况下,螺旋离心泵叶轮进口处发生了回流涡空化,回流涡空化所形成的回流涡空化云会随叶轮的转动而转动,且回流涡空化云在转... 为了对水力机械内部的回流涡空化流动进行深入研究,应用CFD软件对一台螺旋离心泵进行了数值模拟计算,发现在一定工况下,螺旋离心泵叶轮进口处发生了回流涡空化,回流涡空化所形成的回流涡空化云会随叶轮的转动而转动,且回流涡空化云在转动时,回流涡空化云的体积会发生变化。 展开更多
关键词 螺旋离心泵 回流涡空化 计算流体力学 数值模拟
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不同类型华南暖区暴雨过程的环流特征 被引量：17
10
作者 刘瑞鑫 孙建华 傅慎明 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2021年第4期359-373,共15页
在对34年华南暖区暴雨的筛选和客观分类研究的基础上,继续深入研究不同类型暖区暴雨的环流特征与对流发生环境变量特征的异同。主要结果如下:大部分切变线型、低涡型和回流型暖区暴雨个例的环境场斜压性较强,其中回流型暖区暴雨在关键... 在对34年华南暖区暴雨的筛选和客观分类研究的基础上,继续深入研究不同类型暖区暴雨的环流特征与对流发生环境变量特征的异同。主要结果如下:大部分切变线型、低涡型和回流型暖区暴雨个例的环境场斜压性较强,其中回流型暖区暴雨在关键区斜压性最强,而南风型暖区暴雨个例的环境场斜压性相对较弱;所有类型暖区暴雨发生时对流层中高层的中纬度基本为平直西风气流控制,降水区主要位于西风带短波槽槽前,低层均有低空急流的影响。各类暖区暴雨的主要差异在于高层南亚高压、中层短波槽和副热带高压的位置和强度差异以及低层低空急流的位置、强度、风向和水汽输送条件的不同。切变线型暖区暴雨发生时0~3 km垂直风切变最强,低涡型暖区暴雨对流有效位能最大,两类南风型暖区暴雨的动力和热力强迫都较弱,对其发生发展机理需要开展更深入研究。 展开更多
关键词 暖区暴雨 环流特征 斜压性 低涡 回流
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