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轴流泵装置模型断电飞逸过程三维湍流数值模拟 被引量:13
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作者 周大庆 钟淋涓 +1 位作者 郑源 茅媛婷 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2012年第4期401-406,共6页
针对轴流泵装置模型断电飞逸过程特点,对应叶轮区所采用的冻结叶轮的变速旋转坐标系方法与基于任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)的变速滑移网格法,构建基于三维非定常RANS方程与Spalart-Allmaras湍流模型的数值模拟方法,采用有限体积法对控... 针对轴流泵装置模型断电飞逸过程特点,对应叶轮区所采用的冻结叶轮的变速旋转坐标系方法与基于任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)的变速滑移网格法,构建基于三维非定常RANS方程与Spalart-Allmaras湍流模型的数值模拟方法,采用有限体积法对控制方程组进行离散,时间项采用一阶向后差分隐式格式,方程组中扩散项采用二阶中心差分格式,对流项采用二阶迎风格式,应用SIMPLEC方法进行速度压力耦合求解,采用初始工况的定常计算结果作为非定常计算的初始流场.经过轴流泵装置模型断电飞逸过程的数值模拟,获得了机组到达最大转速时所需时间为20.35 s,以及两种数值方法所得最大飞逸转速分别为1 610,1 989 r/min,装置模型稳态飞逸试验转速1 720 r/min,介于两者之间,同时揭示了机组转速、流量、转矩与测点压力等参数随时间变化规律与装置模型流道子午截面流速场、叶轮叶片压力场的瞬变过程,从而为机组结构优化设计和运行管理提供科学的参考依据. 展开更多
关键词 轴流泵 装置模型 变速旋转坐标系 飞逸过程 变速滑移网格
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叶片开度对贯流式水轮机飞逸过程的影响 被引量:2
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作者 陈明辉 郭进喜 孙聪 《水电能源科学》 北大核心 2022年第2期173-176,共4页
为有效降低水轮机飞逸过程中机组的振动问题,通过水轮机试验模型改变导叶开度和桨叶开度对水轮机过渡过程进行研究,分析了多个监测点的压力、频率流量等工作参数的变化情况。结果表明,由于转速和流量的增加,水轮机在导叶开度60°和... 为有效降低水轮机飞逸过程中机组的振动问题,通过水轮机试验模型改变导叶开度和桨叶开度对水轮机过渡过程进行研究,分析了多个监测点的压力、频率流量等工作参数的变化情况。结果表明,由于转速和流量的增加,水轮机在导叶开度60°和桨叶开度4°运行时振动最为强烈,水轮机在低频时振动剧烈。由于受到导叶和桨叶动静影响,转轮出口振动强烈。导叶和桨叶慢速关闭能够降低压力脉动、轴向力、尾水管的真空度,但慢速关闭会增加负水锤,促进水轮机的破坏。使用遗传算法,通过加入权因子和罚因子,能够将水轮机多目标约束研究问题转化为单目标无约束研究问题,优化的导叶关闭规律对飞逸过程中出现的转速上升和压力上升有缓解作用,能够有效降低各点的振动。 展开更多
关键词 水轮机 飞逸过程 桨叶 导叶 过渡过程
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基于CFD的球阀关闭对水泵水轮机飞逸过程影响的分析 被引量:4
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作者 温飞飞 尤建锋 +2 位作者 陈泓宇 夏林生 程永光 《水电能源科学》 北大核心 2018年第4期170-174,共5页
蓄能机组发生导叶拒动飞逸过渡时,工况点经历不稳定的反S特性区,产生巨大压力脉动和振动,需要球阀及时关闭来加以控制。针对某抽水蓄能电站模型试验系统,采用一维管道与三维水泵水轮机耦合的CFD方法,模拟分析球阀关闭对飞逸稳定性与水... 蓄能机组发生导叶拒动飞逸过渡时,工况点经历不稳定的反S特性区,产生巨大压力脉动和振动,需要球阀及时关闭来加以控制。针对某抽水蓄能电站模型试验系统,采用一维管道与三维水泵水轮机耦合的CFD方法,模拟分析球阀关闭对飞逸稳定性与水轮机压力脉动和转轮受力的影响。结果表明,球阀关闭可有效抑制飞逸振荡,减小压力脉动,使波动趋于稳定;在线性关闭条件下,飞逸前期特性主要受转轮特性的影响,球阀的作用在后期逐渐体现;线性关闭对减小转轮轴向力和径向力均有利。这为球阀关闭规律的优化奠定了基础。 展开更多
关键词 水泵水轮机 过渡过程 球阀关闭 稳定性 CFD数值模拟
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贯流式水轮机飞逸过渡过程瞬态特性CFX二次开发模拟 被引量:15
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作者 罗兴锜 李文锋 +1 位作者 冯建军 朱国俊 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第13期97-103,F0003,共8页
当水轮发电机组处于飞逸状态时,水轮机内部会出现严重的不稳定现象,容易引起机组的振动。贯流式水轮机因为水头低、流量大、通道短等特点,其过渡过程与常规的立式水轮机有许多不同之处。基于此,该文通过CFX16.0和Fortran程序的二次开发... 当水轮发电机组处于飞逸状态时,水轮机内部会出现严重的不稳定现象,容易引起机组的振动。贯流式水轮机因为水头低、流量大、通道短等特点,其过渡过程与常规的立式水轮机有许多不同之处。基于此,该文通过CFX16.0和Fortran程序的二次开发建立了水轮机飞逸过程的数值计算方法,对贯流式水轮机的飞逸过程进行了数值模拟,获得了转速、流量、力矩、轴向力等外特性参数在飞逸过程中的变化历程以及水轮机内部流场的动态特性。结果表明:计算得到的最大飞逸转速为2 190 r/min与试验测得的结果较为接近,误差不超过2.5%,验证了该数值方法的可靠性;飞逸过程中其余外特性参数的变化规律均符合高比转速水轮机飞逸过程的流动规律;在飞逸过程中,由于转速和流量的增加使得水轮机转轮进口相对液流角降低,水流在叶片吸力面进水侧靠近叶缘处发生撞击形成高压,在叶片压力面进水侧叶缘处出现脱流产生负压,并随着转速的升高,高压区和低压区逐渐增大,转轮叶片受力变得极为不均匀容易引起疲劳破坏;同时,转速的增加使得转轮出口环量增加,在尾水管内部将会形成偏心的螺旋涡带,引起了强烈的低频压力脉动,振幅最大可达到试验水头的104%,不利于机组的安全稳定运行。 展开更多
关键词 计算机仿真 振动 模型 贯流式水轮机 过渡过程 二次开发 转速 压力脉动
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灯泡式水轮机飞逸过渡过程3维CFD模拟 被引量:17
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作者 夏林生 程永光 +1 位作者 张晓曦 张春泽 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期35-41,共7页
水轮机飞逸时会发生一系列由惯性附加力引起的不稳定现象,影响机组安全性。灯泡贯流式水轮机流道较短,纵横尺寸在同一量级,流动3维特性明显,用1维方法描述其过渡过程的误差很大。对灯泡式水轮机飞逸过程进行全流道3维数值模拟,得到了压... 水轮机飞逸时会发生一系列由惯性附加力引起的不稳定现象,影响机组安全性。灯泡贯流式水轮机流道较短,纵横尺寸在同一量级,流动3维特性明显,用1维方法描述其过渡过程的误差很大。对灯泡式水轮机飞逸过程进行全流道3维数值模拟,得到了压力脉动、转速、力矩、轴向水推力等过渡过程参数及机组内部流态的演变规律。结果显示,重力场产生的竖向压力梯度分布使转轮承受交变水流作用力,使尾水管涡带断裂致使流动结构复杂化。飞逸过程中,由于转速上升,叶片水流撞击、脱流和尾水管内涡带强度均明显增大,导致剧烈的压力脉动。 展开更多
关键词 灯泡贯流式水轮机 过渡过程 压力脉动 重力场
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基于桨叶调节的轴流转桨式水轮机模型飞逸数值模拟 被引量:7
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作者 周大庆 郭优 姜德政 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2016年第4期13-19,共7页
为了研究不同桨叶启闭规律对轴流转桨式水轮机飞逸过程的影响,采用三维非定常数值方法模拟了5种桨叶控制方式下的轴流转桨式水轮机模型飞逸过程,对比分析了转速、流量、力矩和压力脉动等参数随时间变化特性及桨叶表面压力分布和尾水管... 为了研究不同桨叶启闭规律对轴流转桨式水轮机飞逸过程的影响,采用三维非定常数值方法模拟了5种桨叶控制方式下的轴流转桨式水轮机模型飞逸过程,对比分析了转速、流量、力矩和压力脉动等参数随时间变化特性及桨叶表面压力分布和尾水管内流场演变规律。结果表明:以桨叶静止工况下的最大逸速为基准,在±10°内启闭桨叶对最大逸速影响范围为-6.6%~5.0%;在飞逸过程中打开桨叶会加剧外特性参数波动,尾水管中心部最大负压值可达初值的2.86倍,产生的偏心螺旋涡带诱发强烈低频脉动,不利于机组稳定;关闭桨叶可降低水流流速,减小压力脉动及改善尾水管流态,但需探究合理关闭方式以避免过大的转速最大上升值。 展开更多
关键词 轴流转桨式水轮机 飞逸过程 桨叶调节 启闭规律 三维非定常数值模拟
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基于熵产理论的超低扬程双向卧式轴流泵装置飞逸特性 被引量:29
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作者 许哲 郑源 +1 位作者 阚阚 黄佳程 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期49-57,共9页
超低扬程的泵站常具有双向输水的需求,因而双向水泵装置在双向运行工况下都具有发生飞逸事故的风险。为研究泵装置在正反向飞逸过渡过程的差异性,该研究建立双向低扬程卧式轴流泵全过流系统,采用流体体积函数法分析上下游水气两相分布,... 超低扬程的泵站常具有双向输水的需求,因而双向水泵装置在双向运行工况下都具有发生飞逸事故的风险。为研究泵装置在正反向飞逸过渡过程的差异性,该研究建立双向低扬程卧式轴流泵全过流系统,采用流体体积函数法分析上下游水气两相分布,利用力矩平衡方程推导叶轮实时转速,并结合熵产理论进行分析。结果表明:对比熵产计算与模型试验得到的扬程损失,在正反向工况下误差均在3%以内,验证了数值模拟及熵产计算的准确性;叶轮扭矩的波动频率受叶频控制,且正向飞逸工况下扭矩波动的幅值更高;总计算域中直接耗散熵产占主导地位,湍流耗散熵产次之,壁面耗散熵产最少;各计算域中叶轮的总熵产值最高,源于较大的速度梯度和强烈的动静干涉作用;轴流泵进入稳定飞逸状态下,正向飞逸工况扭矩的波动幅值明显高于反向飞逸工况;零流量时刻下,涡核与熵产率分布相似说明涡核的聚集与漩涡的演变是流场产生明显能量损失的原因。研究可为分析机组的瞬态特性提供一种思路。 展开更多
关键词 流速 飞逸过程 双向工况 自由液面
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