混流式转轮内有旋流动的全三元反问题计算 被引量：9

1

作者 罗兴琦 陈乃祥 林汝长 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第S1期30-36,共7页

提出了一种给定Ｖ＿（θｒ）和叶片厚度分布规律的全三元有旋流动的混流式转轮的设计模型。基于前人的研究，将全三元流动分解为由三维Ｅｕｌｅｒ方程作周向平均导出的平均流动方程和由Ｃｌｅｂｓｃｈ变换建立的周期性流动方程来描述，... 提出了一种给定Ｖ＿（θｒ）和叶片厚度分布规律的全三元有旋流动的混流式转轮的设计模型。基于前人的研究，将全三元流动分解为由三维Ｅｕｌｅｒ方程作周向平均导出的平均流动方程和由Ｃｌｅｂｓｃｈ变换建立的周期性流动方程来描述，迭代求解以满足叶片边界条件实现全三元的反问题计算。算例表明，按本文模型进行设计，可以得到满足给定的负荷分布及厚度分布的转轮，提高了设计过程对叶片性能的可控性。 展开更多

关键词 混流式转轮 反问题计算 全三元 有旋流动

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混流式转轮叶片数对鱼类撞击死亡率的影响 被引量：4

2

作者 朱国俊 吉龙娟 +1 位作者 冯建军 罗兴锜 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期153-160,共8页

鱼类在通过水轮机流道时会受到其内部高速旋转的转轮叶片撞击而出现伤亡。为了优化某电站混流式转轮的鱼类通过生存率,综合计算流体动力学分析方法与鱼类-叶片撞击的数学模型,研究了不同优化转轮方案下的鱼类撞击死亡率及机组能量性能,... 鱼类在通过水轮机流道时会受到其内部高速旋转的转轮叶片撞击而出现伤亡。为了优化某电站混流式转轮的鱼类通过生存率,综合计算流体动力学分析方法与鱼类-叶片撞击的数学模型,研究了不同优化转轮方案下的鱼类撞击死亡率及机组能量性能,获得了混流式水轮机过流量及转轮叶片数对鱼类死亡率的影响规律。研究结果表明,在额定水头下,鱼类通过转轮的撞击死亡率与转轮的流量以及叶片数呈正相关关系;对于原始转轮,当流量增加到额定流量时,鱼类通过转轮的撞击死亡率达到了16.85%;而叶片数为13和11的两个优化转轮则使额定流量下的鱼类撞击死亡率比原始转轮分别降低了2.93和5.3个百分点。最后,通过分析两个优化转轮的鱼类生态性能与能量性能,选择采用13叶片的优化转轮作为最终方案。 展开更多

关键词 水轮机 混流式转轮 鱼类撞击死亡率 叶片撞击模型 数值模拟

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混流式转轮的性能预估和增容优化 被引量：3

3

作者 侯祎华 齐学义 +1 位作者 敏政 张静 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2008年第5期50-54,共5页

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... 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. 展开更多

关键词 混流式转轮 湍流 性能预估 增容改造

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混流式转轮焊接工艺优化与局部压应力化的实现 被引量：3

4

作者 程广福 过洁 +1 位作者 姬书得 方洪渊 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期37-40,115,共4页

焊接残余拉应力的存在是引起混流式转轮疲劳断裂的重要原因之一,焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.采用数值模拟方法对混流式转轮焊接残余应力场进行了模拟,转轮出水边焊缝区域存在较高的残余拉应力,适当减小出水... 焊接残余拉应力的存在是引起混流式转轮疲劳断裂的重要原因之一,焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.采用数值模拟方法对混流式转轮焊接残余应力场进行了模拟,转轮出水边焊缝区域存在较高的残余拉应力,适当减小出水边焊段长度,可有效降低残余拉应力峰值.对转轮原有及优化焊接工艺下的焊接残余应力场进行了测试分析.结果表明,通过优化分段焊接工艺可以对转轮的残余应力场分布进行调控,叶片出水边焊缝区域的残余拉应力明显降低,并转化为压应力,实现了转轮易开裂区域焊接残余应力的局部压应力化,从而有效提高转轮的抗疲劳性能. 展开更多

关键词 混流式转轮 焊接工艺优化 残余应力 局部压应力化

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混流式转轮与导叶相互干涉的非定常数值模拟 被引量：3

5

作者 杨昌明 许丽丽 陈次昌 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期67-69,88,共4页

针对HL240型混流式水轮机转轮在设计工况下的三维非定常流动现象,应用滑移网格方法考察动静干涉效应。采用Fluent计算软件,以N-S方程为控制方程,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对活动导叶、转轮及尾水管整体流场进行了数值模拟,计... 针对HL240型混流式水轮机转轮在设计工况下的三维非定常流动现象,应用滑移网格方法考察动静干涉效应。采用Fluent计算软件,以N-S方程为控制方程,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对活动导叶、转轮及尾水管整体流场进行了数值模拟,计算结果与实际情况吻合较好。通过非定常计算,解释了转轮叶片上的压力脉动,流道内压力的周期性变化及尾水管中的旋流现象。 展开更多

关键词 混流式转轮 非定常 动静干涉 数值模拟

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考虑水压力的混流式转轮振动特性分析 被引量：4

6

作者 姬晋廷 罗兴锜 郑小波 《西安理工大学学报》 CAS 2008年第3期257-261,共5页

采用CFD技术对混流式水轮机进行全流道流动计算,将流动计算得到的水压力分布以离散点的形式作用于转轮过流表面;考虑离心力的作用并基于有限元技术,对混流式水轮机的整体转轮和单个叶片的振动特性进行了分析,对水压力和旋转离心力联合... 采用CFD技术对混流式水轮机进行全流道流动计算,将流动计算得到的水压力分布以离散点的形式作用于转轮过流表面;考虑离心力的作用并基于有限元技术,对混流式水轮机的整体转轮和单个叶片的振动特性进行了分析,对水压力和旋转离心力联合作用下混流式转轮振动特性的变化进行了研究。结果表明,在不同工况下运行时,水压力和旋转离心力对转轮和叶片的振动特性有不同程度的影响。在工程实际中应对此影响进行分析,为水力机组的稳定运行提供依据。 展开更多

关键词 混流式转轮 水压力 离心力 振动特性

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混流式转轮局部处理技术与局部压应力区的优化 被引量：1

7

作者 程广福 王辉亭 +1 位作者 姬书得 方洪渊 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期97-100,118,共4页

焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.在优化混流式转轮焊接工艺、实现转轮叶片出水边焊接接头熔合区附近易开裂区域压应力化的基础上,对局部加热及锤击处理对转轮易开裂区域的应力场分布的影响进行了数值模拟和真机... 焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.在优化混流式转轮焊接工艺、实现转轮叶片出水边焊接接头熔合区附近易开裂区域压应力化的基础上,对局部加热及锤击处理对转轮易开裂区域的应力场分布的影响进行了数值模拟和真机试验测试分析.结果表明,采用局部加热和局部锤击的方法均可以对转轮易开裂区域的焊接残余应力场进行调控,优化转轮的局部压应力区,进一步提高转轮易开裂区域的残余压应力值,形成高压应力区,扩大压应力区范围,促进转轮易开裂区域压应力化的实现,有效的提高转轮的抗疲劳性能. 展开更多

关键词 混流式转轮 焊接残余应力 局部加热 锤击 局部压应力化

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混流式转轮叶片裂纹原因分析及处理技术探讨 被引量：1

8

作者 齐学义 贺永成 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2004年第2期59-61,共3页

通过对国内几大典型电站混流式转轮叶片出现裂纹原因及处理结果的分析,认为混流式转轮叶片的结构、刚度、强度、材质特性、装焊质量和运行工况的科学设定是避免叶片裂纹产生的基本或明显因素;而叶片出口卡门涡频率与叶片固有频率关系的... 通过对国内几大典型电站混流式转轮叶片出现裂纹原因及处理结果的分析,认为混流式转轮叶片的结构、刚度、强度、材质特性、装焊质量和运行工况的科学设定是避免叶片裂纹产生的基本或明显因素;而叶片出口卡门涡频率与叶片固有频率关系的正确设定是消除裂纹产生与发展的潜在或促进因素.因而应用CFD软件对叶片进行水力设计与分析的同时,对卡门涡频率和叶片固有频率进行专项分析、计算,在确认两者无约数关系的条件下,给出较佳的设计方案. 展开更多

关键词 混流式转轮 叶片裂纹 卡门涡 固有频率 水力设计

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混流式转轮焊接残余应力测试新装置与新方法

9

作者 程广福 魏松 +1 位作者 文道维 李正 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期67-70,116,共4页

混流式转轮叶片出水边焊接接头区域存在的较高残余应力是导致转轮疲劳开裂的重要原因,混流式转轮焊后及热处理后的焊接残余应力测试已经成为转轮制造过程中的必要工艺,其测试精度及效率对转轮制造质量及效率有重要影响.根据转轮的结构... 混流式转轮叶片出水边焊接接头区域存在的较高残余应力是导致转轮疲劳开裂的重要原因,混流式转轮焊后及热处理后的焊接残余应力测试已经成为转轮制造过程中的必要工艺,其测试精度及效率对转轮制造质量及效率有重要影响.根据转轮的结构特点研发了新型残余应力测试装置,并根据转轮疲劳开裂的特点确定了针对混流式转轮焊接残余应力测试的新方法,实际应用试验结果表明测试所得结果能够真实反映热处理前后转轮易开裂区域的残余应力分布情况.新型测试设备及方法完全适用于混流式转轮的残余应力测试,而且具有非常高的测试精度及效率. 展开更多

关键词 混流式转轮 焊接 残余应力 测试

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基于流固耦合计算的混流式转轮裂纹原因分析

10

作者 李雅茹 《中国农村水利水电》 北大核心 2009年第12期141-142,146,共3页

为研究水轮机叶片产生裂纹的机理,进行了某混流式转轮的瞬态流固耦合计算。采用Newmark算法求解三维不稳定Reynolds平均N-S方程,并采用kε-模型实现方程的封闭,对转轮在部分负荷下进行了包括导叶、转轮、尾水管在内的三维不稳定流动计... 为研究水轮机叶片产生裂纹的机理,进行了某混流式转轮的瞬态流固耦合计算。采用Newmark算法求解三维不稳定Reynolds平均N-S方程,并采用kε-模型实现方程的封闭,对转轮在部分负荷下进行了包括导叶、转轮、尾水管在内的三维不稳定流动计算。结果表明在同一工况下叶片背面的压力脉动幅值一般大于叶片正面的值;最大静应力远小于叶片的极限破坏应力;计算点的动应力幅值比较大而且分布不均匀,最大动应力可达48 MPa。叶片动应力较高区域与实际叶片出现裂纹的区域基本吻合,表明动应力值过大是叶片产生裂纹的水力原因之一。 展开更多

关键词 混流式转轮 流固耦合 动应力

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鱼类通过混流式水轮机转轮时受压强及剪切损伤的概率分析 被引量：7

11

作者 朱国俊 吉龙娟 +1 位作者 冯建军 罗兴锜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期55-62,共8页

鱼类在通过混流式水轮机流道时会遭遇最低压强及压强梯度引发的压强损伤以及剪切应力引发的剪切损伤。为了辨识混流式转轮中压强损伤和剪切损伤的主次关系,进而有针对性的开展混流式转轮的鱼类生态友好性能优化,该文基于计算流体动力学... 鱼类在通过混流式水轮机流道时会遭遇最低压强及压强梯度引发的压强损伤以及剪切应力引发的剪切损伤。为了辨识混流式转轮中压强损伤和剪切损伤的主次关系,进而有针对性的开展混流式转轮的鱼类生态友好性能优化,该文基于计算流体动力学分析方法研究了不同水头条件下混流式转轮内超出压强以及剪切损伤阈值的体积分布规律,并获得了不同工况下混流式转轮内压强、压强梯度以及剪切应力引发鱼类受损的概率。结果表明:鱼类受压强及剪切损伤的概率与流量成正相关关系,对于该文分析的混流式转轮,鱼类受最低压强损伤的概率在最小水头的最大流量工况下达到最大值9.1%,剪切损伤及高压强梯度损伤的概率在额定工况下达到最大,分别为0.823%和8.31%。在相同工况下进行3种损伤概率的对比后发现,在大流量工况下,鱼类受最低压强和高压强梯度损伤的概率更大,在小流量工况下则是压强梯度损伤概率相对较高,所以综合分析结果可知最低压强和高压强梯度是开展亲鱼型混流式转轮优化时需要考虑的主要因素,而剪切应变率则是次要因素。 展开更多

关键词 鱼 流量 数值分析 水轮机 混流式转轮 鱼类损伤概率 压强损伤 剪切应力损伤

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混流式水轮机转轮设计变量耦合强度分析 被引量：4

12

作者 朱国俊 罗兴锜 +2 位作者 冯建军 卢金玲 吴广宽 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第22期36-45,共10页

在开展混流式水轮机转轮的多学科优化时通常需要进行设计变量的学科耦合强度分析,以便为建立简洁、高效的多学科优化求解策略提供依据。该文提出了一种基于全局相对灵敏度的转轮设计变量耦合强度分析方法,该方法基于参数化全三维反问题... 在开展混流式水轮机转轮的多学科优化时通常需要进行设计变量的学科耦合强度分析,以便为建立简洁、高效的多学科优化求解策略提供依据。该文提出了一种基于全局相对灵敏度的转轮设计变量耦合强度分析方法,该方法基于参数化全三维反问题设计理论实现对转轮几何的参数化控制,并通过改进后的MorrisOAT法进行各学科目标函数对转轮设计变量的全局相对灵敏度计算,然后以各设计变量的全局相对灵敏度集合为论域,引入模糊隶属度函数量化计算设计变量对各学科目标函数的隶属度。最后,以各设计变量的隶属度值为基础,提出了设计变量的耦合强度判定准则,为设计变量的耦合程度属性确定提供了参考。采用该文所提出的分析方法对某混流式水轮机模型转轮的设计变量开展了耦合强度分析,并根据变量的耦合强度分析结果开展了转轮的优化设计,优化后的转轮不仅使得水轮机在3个优化工况下的水力效率分别提高0.2%、0.82%和1.2%,同时叶片的空化和强度性能也得到改善,该结果表明该文所提出的混流式水轮机转轮设计变量耦合强度分析方法能可靠有效的界定各设计变量的耦合程度属性,从而验证了方法的可行性。 展开更多

关键词 优化 设计 计算机仿真 混流式转轮 全局相对灵敏度 耦合强度分析 改进的MorrisOAT法

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超高水头混流式长短叶片转轮内部流动数值模拟 被引量：4

13

作者 侯祎华 齐学义 +1 位作者 张静 敏政 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2009年第2期46-50,共5页

对超高水头混流式长短叶片转轮内部流动进行数值模拟分析.计算基于连续方程和雷诺时均N-S方程,选用Spalart-Allmaras一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.通过计算得出... 对超高水头混流式长短叶片转轮内部流动进行数值模拟分析.计算基于连续方程和雷诺时均N-S方程,选用Spalart-Allmaras一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.通过计算得出不同工况下长短叶片转轮内部流动的速度及压力分布,发现不同工况下短叶片表面的压力分布规律与长叶片基本相同.与常规转轮叶片流场比较发现,在上冠流面和中间流面上二者有相似的翼型压力分布规律,而在下环流面上长短叶片转轮翼型表面压力分布要优于常规叶片转轮,因而具有更好的空蚀性能. 展开更多

关键词 混流式转轮 超高水头 长短叶片 Spalart-Allmaras湍流模型 数值模拟

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卧轴双转轮混流式水轮机的优化设计 被引量：7

14

作者 郑源 杨春霞 +2 位作者 周大庆 沈明辉 李效旭 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2012年第3期341-345,共5页

采用CFD计算分析了国外某电站的卧轴双转轮混流式水轮机组效率较低、空化性能较差的原因:主要是流道复杂,水流不畅,导致水力损失较大.由于不允许对流道进行调整,因而只能对转轮部分进行优化研究.转轮优化从3个方面进行:采用不同的叶片... 采用CFD计算分析了国外某电站的卧轴双转轮混流式水轮机组效率较低、空化性能较差的原因:主要是流道复杂,水流不畅,导致水力损失较大.由于不允许对流道进行调整,因而只能对转轮部分进行优化研究.转轮优化从3个方面进行:采用不同的叶片翼型、调整转轮上冠线的曲度和左右转轮叶片位置.基于N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型,采用SIMPLIC算法,对优化后水轮机的全流道进行了三维定常湍流计算,获得了各过流部件的流动细节,预估了水轮机的性能.计算结果表明:采用Ⅲ型叶片转轮、B形上冠线,并且当左右2个转轮叶片位置不同这一方案时,水轮机过流量增大到28.55 m3/s,左转轮效率达92.24%,右转轮效率达91.78%.同时分析了计算转轮上的绝对压力值,得到了分别采用Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型叶片转轮的空化情况,结果表明:Ⅲ型叶片转轮的空化性能最好. 展开更多

关键词 双转轮混流式水轮机 三维湍流计算 卧轴 空化 优化

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混流式水轮机进动过程中转轮上冠转动流体力矩研究

15

作者 宋兵伟 马震岳 +1 位作者 堀口祐憲 辻本良信 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期876-882,共7页

通过模型实验和基于整体流动模型的数值模拟研究了混流式水轮机进动过程中作用在转轮上冠的转动流体力矩的基本特性.模型实验中的转轮用一个圆盘来模拟,其上冠与后顶盖之间形成一个很小的轴向间隙.内向流由外部水泵供给.检验分析了间隙... 通过模型实验和基于整体流动模型的数值模拟研究了混流式水轮机进动过程中作用在转轮上冠的转动流体力矩的基本特性.模型实验中的转轮用一个圆盘来模拟,其上冠与后顶盖之间形成一个很小的轴向间隙.内向流由外部水泵供给.检验分析了间隙内泄漏流速、径向间隙进口处的预旋速度和轴向间隙宽度对流体力矩的影响.研究结果表明,进动流体力矩在很小的正向进动角速率比区间内对转轮的进动具有自激效应,并且进口处预旋速度对自激区间的影响显著.通过对转轮进动过程中流体所产生的转动力矩在转轮旋转和不旋转两种情况下的比较,得出了法向流体力矩在转轮只有进动没有旋转的情况下对转轮的进动没有自激效应.法向流体力矩对进动所产生的自激效应是由转轮转动所形成的漩涡流引起的. 展开更多

关键词 水力机械 流体力矩的自激效应 模型实验和数值模拟 混流式水轮机转轮上冠 进动

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混流式叶片加工方法改进

16

作者 陈珊英 黎亚元 李维俊 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第3期104-105,共2页

首先介绍了关于混流式水轮发电机中转轮叶片传统的加工工艺过程,然后介绍了叶片压模设计过程和叶片加工过程,通过新旧工艺过程的对比,证明了新加工方案具有良好的可行性和经济性。

关键词 混流式转轮 叶片加工 压模设计

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九子溪电站水轮机增容改造 被引量：7

17

作者 吴钢 权先璋 +1 位作者 田成东 张进锐 《水电能源科学》 2000年第4期37-39,共3页

介绍了为九子溪电站水轮机增容研制的新型转轮 .实际运行结果表明 ,在电站工况不变和未采取其他措施情况下 ,新转轮使原机组功率增容相对幅值达 1 5 .3% .机组在不利的小负荷工况下运行近 40 0 0 h,未见磨蚀痕迹 ,抗空蚀、抗磨蚀性能优... 介绍了为九子溪电站水轮机增容研制的新型转轮 .实际运行结果表明 ,在电站工况不变和未采取其他措施情况下 ,新转轮使原机组功率增容相对幅值达 1 5 .3% .机组在不利的小负荷工况下运行近 40 0 0 h,未见磨蚀痕迹 ,抗空蚀、抗磨蚀性能优于原转轮 ,新转轮完全可替代老的 HL70 展开更多

关键词 水轮机改造 混流式转轮 增容 水电站

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