大型管网关阀优化方案及阀门开度扰动对流量均匀性影响

1

作者 杨国苗 李小芹 +4 位作者 唐学林 崔春亮 彭致功 张兴峰 封顶梁 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第1期101-108,共8页

为解决新疆克拉玛依市大型灌溉管网关阀过程中的水锤和灌溉出流流量不均匀等问题,基于一维特征线法,利用Flowmaster软件建立管网水力模型,研究管网在不同阀门关闭规律下的瞬变流特性以及阀门开度扰动对管网流量均匀性的影响.研究结果表... 为解决新疆克拉玛依市大型灌溉管网关阀过程中的水锤和灌溉出流流量不均匀等问题,基于一维特征线法,利用Flowmaster软件建立管网水力模型,研究管网在不同阀门关闭规律下的瞬变流特性以及阀门开度扰动对管网流量均匀性的影响.研究结果表明:模型预测的相关水力特性与管网设计参数对比误差不超过8%,验证了模型的准确性.针对管网运行的瞬变水力特性,总阀采用20至60 min的不同总历时一阶段线性关闭规律,即使关阀时间长达60 min,管网管段仍发生空化现象;开展关阀总历时30 min和快关10 min、快关开度分别为65%,75%,85%等不同组合的先快后慢两段关闭规律,其中快关85%、慢关15%的关闭规律下,管网管段不会产生空化,且管道内最大水锤压力小于管道设计压力.针对管网压力波动引起的流量均匀性变化,通过阀门开度扰动仿真压力波动,阀门开度由100%到90%调节后,各支管流量下降比例平均值为0.079%,流量波动较小;各出水桩流量下降比例平均值为0.074%,克里斯琴森系数为0.9899,灌溉均匀性较好.研究结果可为大型灌溉管网的水锤防护及阀门开度扰动对管网流量均匀性分析提供一定的指导. 展开更多

关键词 灌溉管网 特征线法 水锤 关阀规律 瞬变特性 灌溉均匀性

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高聚物管道流超大尺度结构特征实验研究

2

作者 禹东峰 刘建华 +2 位作者 穆科宇 韩迪熹 钟强 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期23-30,共8页

高聚物减阻在管道输送中发挥着重要作用。管道湍流中的相干结构与高聚物减阻机理密切相关。实际工程中的管道流动大多为高雷诺数流动,高雷诺数管道流中最主要的含能相干结构为10倍管径量级的超大尺度结构。本文对高雷诺数高聚物管道流... 高聚物减阻在管道输送中发挥着重要作用。管道湍流中的相干结构与高聚物减阻机理密切相关。实际工程中的管道流动大多为高雷诺数流动,高雷诺数管道流中最主要的含能相干结构为10倍管径量级的超大尺度结构。本文对高雷诺数高聚物管道流中的超大尺度结构进行实验研究。开展了4种高聚物浓度(以质量分数表征)、3种雷诺数共12组TR-PIV(Time-Resolved Particle Image Velocimetry)实验,使用预乘谱对超大尺度结构的尺度和强度特征进行了分析。研究结果表明:在相同雷诺数下,随着高聚物浓度增大,中心流区超大尺度结构的尺度和强度均明显增大,且与大尺度结构的强度之比也显著增大;在较高浓度下,超大尺度结构取代大尺度结构,成为了外区的主导含能结构。 展开更多

关键词 高聚物稀溶液 粒子图像测速 减阻 管道湍流 超大尺度结构 预乘谱分析

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进水池形状对吸入涡影响试验研究 被引量：6

3

作者 肖若富 李宁宁 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期953-958,共6页

为了改善进水池附近的流态,避免吸入涡进入喇叭口,首先以不同淹没深度和不同流量对开敞式进水池进行高速摄影和PIV试验,根据测试的流态提出相应改善措施,然后对矩形进水池和矩形进水池加底部十字架2种方案进行试验,观察并对比其消涡效果... 为了改善进水池附近的流态,避免吸入涡进入喇叭口,首先以不同淹没深度和不同流量对开敞式进水池进行高速摄影和PIV试验,根据测试的流态提出相应改善措施,然后对矩形进水池和矩形进水池加底部十字架2种方案进行试验,观察并对比其消涡效果.结果表明,相对于开敞式进水池的方案,矩形进水池方案可以使喇叭口处的流态得到改善,并将前者的允许最小淹没深度降低,即在同等条件下改善了旋涡的表面涡纹状态;然后对矩形进水池方案加十字架后,进一步减小了旋涡的影响,并再次降低了允许最小淹没深度,由0.90D降低到0.70D,且改善了旋涡的表面涡纹状态.研究结果对于允许最小淹没深度的改进、降低泵站进水池的工程造价方面具有参考意义. 展开更多

关键词 泵站 吸入涡 矩形进水池 十字架 PIV试验 高速摄影试验

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泵站站内机组运行组合的优化研究 被引量：11

4

作者 肖若富 龚诗雯 +2 位作者 周玉国 张斌 吴荣 《中国农村水利水电》 北大核心 2020年第12期164-166,171,共4页

泵站可为工、农业用水提供保障,在不同的季节、不同的时间段用水需求不同,所以供水泵站要根据实时的需水要求供水。首先分析了泵站运行的准则,通过选择泵站运行功率最小为准则,针对泵站站内采用逆序递推动态规划法,以某提水工程总干二... 泵站可为工、农业用水提供保障,在不同的季节、不同的时间段用水需求不同,所以供水泵站要根据实时的需水要求供水。首先分析了泵站运行的准则,通过选择泵站运行功率最小为准则,针对泵站站内采用逆序递推动态规划法,以某提水工程总干二级为例进行站内优化,优化结果与实际运行相比,其机组组合情况发生变化,单位时间内降低了18.6%的能耗。优化后泵站站内运行情况可根据用水区的需求,保证泵站安全运行的前提下寻求最优的调度方式,提高泵站的运行效率,降低泵站整体运行的成本,最大程度地创造经济效益和社会效益。 展开更多

关键词 泵站 动态规划法 组合优化 节能

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大型泵站装置系统的CFD并行计算及分析 被引量：1

5

作者 李娜 王杰 《中国农村水利水电》 北大核心 2016年第10期179-181,185,共4页

关于泵站的研究,一般是把进出水建筑物从泵站其他装置中分离出来作为单独的研究对象。为了研究泵站全流道CFD计算与泵站各过流装置单独计算的异同,对泵站装置系统进行全流道CFD数值计算。以某泵站二期工程为研究样本,进行1:1建模,网格... 关于泵站的研究,一般是把进出水建筑物从泵站其他装置中分离出来作为单独的研究对象。为了研究泵站全流道CFD计算与泵站各过流装置单独计算的异同,对泵站装置系统进行全流道CFD数值计算。以某泵站二期工程为研究样本,进行1:1建模,网格划分。采用湍流模型进行并行计算,设置多组对照试验模拟计算。通过对比各组模拟结果中水泵流量、扬程、效率,对部分流道流动状态进行分析。 展开更多

关键词 泵站 CFD计算 并行计算 流态分析

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泵站流量衰减问题分析与进水系统改造

6

作者 白绵绵 肖若富 +2 位作者 党照 姚志峰 冯虎虎 《人民黄河》 CAS 北大核心 2023年第10期126-130,共5页

为解决某抽黄灌区枢纽泵站机组流量大幅衰减问题,采用计算流体动力学(CFD)方法对其衰减原因进行分析,提出进水系统改造方案,并对改造前后的进水系统流态进行数值模拟对比。结果表明:改造前,在箱涵进口产生明显吸入涡,大量气体和杂质经... 为解决某抽黄灌区枢纽泵站机组流量大幅衰减问题,采用计算流体动力学(CFD)方法对其衰减原因进行分析,提出进水系统改造方案,并对改造前后的进水系统流态进行数值模拟对比。结果表明:改造前,在箱涵进口产生明显吸入涡,大量气体和杂质经箱涵高速进入吸水池后,造成池内水流上下翻滚,导致水泵吸水性能极差,运行一段时间后流量迅速衰减;改造后,进水系统流态得到有效改善,进水池低速区变小,吸水池水流上下翻滚现象消失,水泵吸水性能提升较大,机组流量衰减现象得到明显改善。通过实测改造前后泵站的运行流量,验证了CFD用于泵站内部流场模拟的可靠性;在后续对原有工程进行改造时,可先采用CFD对原始系统进行流场模拟,有针对性地进行结构改造。该泵站流道改造前后效果验证,进水系统设计时,应尽量保持各进水建筑物压力流或明流相同。 展开更多

关键词 进水流道 吸水池 流量衰减 表面吸入涡

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多级提水泵站优化调度研究 被引量：12

7

作者 陶东 李娜 +2 位作者 肖若富 伏志梅 张克强 《中国农村水利水电》 北大核心 2020年第5期123-127,共5页

泵站可用于田间配水、城市用水,多级泵站大多建在西北黄土高原地区,由于各区域用水分布不均,输水系统复杂以及运行管理等问题,多级提水泵站需要进行系统的优化调度。以某多级提水泵站为研究对象,当泵站在正常情况下运行时,即流量为6.1 m... 泵站可用于田间配水、城市用水,多级泵站大多建在西北黄土高原地区,由于各区域用水分布不均,输水系统复杂以及运行管理等问题,多级提水泵站需要进行系统的优化调度。以某多级提水泵站为研究对象,当泵站在正常情况下运行时,即流量为6.1 m^3/s,对于泵站级间采用粒子群算法,优化结果与实际运行情况相比,各级泵站水位发生微调,在该流量下水位实现一个相对较好的组合,单位时间内可节约1.66%的能量,一年大约可节约98万kWh。优化后多级泵站从整体降低了能耗,在尽可能提高其运行效率、降低能耗的基础上,使其在安全、经济的情况下运行。 展开更多

关键词 泵站 多级提水 粒子群算法 优化调度

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双吸离心泵叶轮交替加载技术在固海泵站增流改造中的应用 被引量：4

8

作者 温鸿浦 吴荣 +4 位作者 李彦迪 李端明 张印 靳发业 肖若富 《中国农村水利水电》 北大核心 2019年第9期153-156,共4页

为破解宁夏中部干旱带缺水难题,宁夏水利厅提出了固海扬水工程泵站“6+1”增流改造,即增加渠首泵站流量3.8 m^3/s。为了解决后续梯级泵站增流的问题,采用双吸离心泵叶轮交替加载技术对后续泵站叶轮进行改进设计,并针对固海扬水工程长山... 为破解宁夏中部干旱带缺水难题,宁夏水利厅提出了固海扬水工程泵站“6+1”增流改造,即增加渠首泵站流量3.8 m^3/s。为了解决后续梯级泵站增流的问题,采用双吸离心泵叶轮交替加载技术对后续泵站叶轮进行改进设计,并针对固海扬水工程长山头和大柳木泵站两个型号共4台机组进行叶轮的试验改造和运行。结果表明,长山头泵站和大柳木泵站双吸离心泵叶轮应用交替加载技术改进设计后,机组流量均满足泵站增流设计的流量要求,水泵效率分别提高了13.6%和5.4%,泵站装置效率分别提高了9.2%和2.4%;现场的试验水泵和电机均运行正常,而且振动及噪音均小于未更换增流改造叶轮的水泵机组,水泵运行平稳,叶轮进口无明显汽蚀。研究成果为解决固海扬水工程增流改造提供了低成本的解决方案,也为其他泵站的改造提供了参考。 展开更多

关键词 高扬程灌溉泵站 双吸离心泵 交替加载技术 改造

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水电站大口径进水球阀流动特性的数值模拟研究 被引量：3

9

作者 高慧 唐学林 +1 位作者 李小芹 李长胜 《水电站机电技术》 2017年第3期1-4,16,共5页

采用FLUENT的动网格和网格自适应技术对水电站大口径进水球阀关闭过程进行非定常数值模拟,并与不同关闭角度下的定常稳态计算结果进行对比,提出如下结论:(1)相同关闭角度下,关闭过程中的局部损失系数高于稳态过程中的局部损失系数,且局... 采用FLUENT的动网格和网格自适应技术对水电站大口径进水球阀关闭过程进行非定常数值模拟,并与不同关闭角度下的定常稳态计算结果进行对比,提出如下结论:(1)相同关闭角度下,关闭过程中的局部损失系数高于稳态过程中的局部损失系数,且局部阻力系数拐点均发生在关闭角度为40毅至50毅之间;(2)分析非定常关闭过程计算中不同关闭角度下的总压、速度云图及流线分布,发现当关闭角度大于50毅时,阀瓣与壁面的微小缝隙中逐渐形成一股高速射流,球阀主流道的高速区逐渐断裂,球冠附近的流速梯度大且压力梯度非常明显,XY平面阀体后端的漩涡运动开始加强逐渐形成回流区,介质过球阀时的压力损失明显增加;(3)分析非定常关闭过程计算中各监测点速度随关闭角度的变化情况,发现随着关闭角度的增加,从阀门进口左下方到阀门出口右上方逐渐形成高速流,所以监测点8的速度最大,而当关闭角度增加到大于50毅时,由于高速区的断裂,监测点3的速度最大。结论(2)和(3)的内特性分析均揭示了阀体内部高速区的断裂与其外特性的联系。 展开更多

关键词 大口径球阀 非定常 阻力系数

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混流式蓄能机组水轮机工况全流道流动数值模拟研究 被引量：1

10

作者 朱敏 李小芹 +2 位作者 唐学林 时晓燕 李长胜 《水电站机电技术》 2017年第1期1-7,共7页

利用ANSYS CFX14.5软件,对某一抽水蓄能电站的混流式水泵水轮机全流道应用RNG k-ε湍流模型,进行了68.9%、51.5%、19.5%等3个不同导叶开度下水轮机工况的三维定常湍流数值模拟。通过与现场试验数据进行对比,可知:(1)不同导叶开度下,压... 利用ANSYS CFX14.5软件,对某一抽水蓄能电站的混流式水泵水轮机全流道应用RNG k-ε湍流模型,进行了68.9%、51.5%、19.5%等3个不同导叶开度下水轮机工况的三维定常湍流数值模拟。通过与现场试验数据进行对比,可知:(1)不同导叶开度下,压力的模拟值与试验值最大误差不超过7.5%;(2)在设计开度下,水泵水轮机内部流动比较平稳,流体流经各过流部件间过渡顺畅,没有明显的撞击发生,整个流道水力损失较小;随着导叶开度减小,水泵水轮机流道内流动变紊乱,稳定性变差;(3)随着导叶开度减小,活动导叶及转轮进口的撞击现象变严重,转轮内和尾水管内的涡带逐渐扩散到整个流道。 展开更多

关键词 混流式水泵水轮机 导叶开度 数值模拟

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弯管角度对充水阀过流能力影响的数值计算研究

11

作者 舒崚峰 刘婧 +2 位作者 方杰 李胜兵 姚志峰 《水力发电》 北大核心 2019年第3期100-103,119,共5页

弯管角度对充水阀过流能力有重要影响。本文借助ANSYS CFX平台对弯管角度分别为90°和105°的进水口快速闸门DN500充水阀开展了数值计算研究。采用基于k-ε湍流模型的雷诺时均方法,比较分析了7种不同闸门开度条件下两种角度弯... 弯管角度对充水阀过流能力有重要影响。本文借助ANSYS CFX平台对弯管角度分别为90°和105°的进水口快速闸门DN500充水阀开展了数值计算研究。采用基于k-ε湍流模型的雷诺时均方法,比较分析了7种不同闸门开度条件下两种角度弯管的流量、阻力系数和水力损失等过流性能。结果表明:阀门开度增大能够提高阀门过流能力,降低阻力系数;在大开度下,105°弯管相比90°弯管能有效提高阀门的过流能力,平均过流量增加14. 1%,最大过流量增加16. 39%;当出口未出现回流现象时,105°弯管出口流场分布更加均匀、流畅。 展开更多

关键词 充水阀 数值模拟 流量 水力损失 弯管角度

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微喷带激光打孔质量评价及对喷孔流量的影响

12

作者 汪小珊 徐云成 +3 位作者 周凌九 檀海斌 惠鑫 严海军 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期749-756,共8页

喷孔参数和流量是研究微喷带水力性能的基础.为探究微喷带喷孔结构与喷洒特性,选取了国内外2种激光打孔的加强压边型微喷带,每组组孔包含12个喷孔,利用图像处理进行了喷孔参数测量与加工质量评价,并进行了喷孔流量试验.结果表明,2种微... 喷孔参数和流量是研究微喷带水力性能的基础.为探究微喷带喷孔结构与喷洒特性,选取了国内外2种激光打孔的加强压边型微喷带,每组组孔包含12个喷孔,利用图像处理进行了喷孔参数测量与加工质量评价,并进行了喷孔流量试验.结果表明,2种微喷带从喷孔内侧和外侧测得的面积误差均小于10%;进口微喷带和国产微喷带喷孔的平均圆度分别为0.82~0.88和0.82~0.91,进口微喷带不同组孔内相同位置喷孔的圆度偏差系数低于0.040、流量偏差系数小于0.120,而国产微喷带喷孔的圆度偏差系数和流量偏差系数的波动较大,其值分别为0.009~0.069和0.057~0.475.因此以喷孔面积和圆度为指标,可对不同激光打孔的微喷带喷孔进行评价,当喷孔面积的波动范围和圆度偏差系数较小时,微喷带不同组孔内相同位置的喷孔流量差异性较小. 展开更多

关键词 微喷带 喷孔 圆度 偏差系数 评价指标 激光打孔

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旁通阀对长距离重力流输水管线水力过渡过程的影响 被引量：9

13

作者 白绵绵 王福军 +2 位作者 雷澄 王玲 刘帮超 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期58-62,共5页

为研究旁通阀在长距离重力流输水管路检修过程中的作用,基于特征线法,建立了旁通阀计算模型.结合某大型重力流输水工程,对设置旁通阀与否的管路水力过渡过程进行了分析.结果表明,不设置旁通阀时,检修阀关闭会引起系统较大升压;设置旁通... 为研究旁通阀在长距离重力流输水管路检修过程中的作用,基于特征线法,建立了旁通阀计算模型.结合某大型重力流输水工程,对设置旁通阀与否的管路水力过渡过程进行了分析.结果表明,不设置旁通阀时,检修阀关闭会引起系统较大升压;设置旁通阀后,系统压力波动明显变缓,最高压力包络线与设计压力线在检修阀下游几乎重合,在检修阀上游稍有升高,相应地,最低压力包络线在检修阀上游与设计压力线稍有下降,在检修阀下游几乎重合.通过调试检修阀与旁通阀的关闭规律可以发现,检修阀关闭时间一定时,旁通阀关闭时间越长,最大压力越小,压力波动越平缓;而旁通阀关闭时间一定时,检修阀关闭时间的变化对压力波动形状影响不大,但会影响压力波动的开始时刻.同时,对不同管段检修工况压力极值统计发现,旁通阀对系统不同位置管段的防护程度不同,对起点和末端管段的压力防护作用最大. 展开更多

关键词 重力流 检修阀 旁通阀 过渡过程

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基于遗传算法的轴流泵优化设计 被引量：11

14

作者 陶然 肖若富 杨魏 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期573-579,共7页

针对轴流泵进行水力性能设计和优化,在满足设计要求的基础上,实现泵机组水力性能的提升.在优化过程中,控制叶片安放角为优化参数,采用遗传算法及二进制编码对轴流泵进行优化.在遗传操作过程中,以水力效率为优化目标函数,借助计算流体动... 针对轴流泵进行水力性能设计和优化,在满足设计要求的基础上,实现泵机组水力性能的提升.在优化过程中,控制叶片安放角为优化参数,采用遗传算法及二进制编码对轴流泵进行优化.在遗传操作过程中,以水力效率为优化目标函数,借助计算流体动力学对目标函数进行求解.根据验证结果可见,优化之后,轴流泵的水力性能得到提高并达到设计要求工况,其水力效率从81.68%提高到86.19%,扬程从3.73 m提高到4.56 m.通过流动分析得出,优化之后,由于叶片吸力面与压力面之间的压力差增大,水泵扬程得以提升.根据对水力损失的分析得出,由于泵内水力损失的减小,水泵的效率明显提高.同时,最优效率点移动到设计工况,高效区明显扩大.所采用的数学优化方法能够快速有效地对轴流泵进行优化设计,在原有设计方案的基础上,可有效地进行水力性能的提升. 展开更多

关键词 轴流泵 水力优化 遗传算法 计算流体动力学

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水泵水轮机在水轮机工况下转轮内不稳定流动及其演化 被引量：2

15

作者 刘兵洋 杨魏 +2 位作者 王福军 刘竹青 黎耀军 《水电与抽水蓄能》 2022年第2期46-54,共9页

为了揭示水泵水轮机水轮机工况转轮内的不稳定流动及其演化过程,以模型混流式水泵水轮机为研究对象,对选定导叶开度下水轮机S特性区附近工况进行数值模拟研究,捕捉该开度下的转轮内不稳定流动并进一步揭示其产生机理。结果表明:沿等开度... 为了揭示水泵水轮机水轮机工况转轮内的不稳定流动及其演化过程,以模型混流式水泵水轮机为研究对象,对选定导叶开度下水轮机S特性区附近工况进行数值模拟研究,捕捉该开度下的转轮内不稳定流动并进一步揭示其产生机理。结果表明:沿等开度线,转轮内部出现了非定常涡以及旋转失速。其中,旋转失速表现出稳定的周期性特征,失速团造成通道严重阻塞,并以亚同步转速在叶片通道内传播。进一步分析表明,旋转失速由转轮内的非定常涡发展而来,涡结构发展造成的部分叶片通道阻塞促使了这一转化过程。 展开更多

关键词 水泵水轮机 压力脉动 非定常涡 旋转失速

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大型水泵滑动轴承油膜刚度对转子动力特性影响 被引量：3

16

作者 王本宏 王福军 王超越 《水电与抽水蓄能》 2021年第2期20-25,共6页

滑动轴承作为大型水泵转子系统的重要支撑,其油膜动力特性对转子系统动力特性有着重要影响。本文从滑动轴承工作原理出发,通过对Reynolds方程进行差分求解,建立了油膜刚度系数的无量纲求解方程。通过数值模拟方法对某水泵转子系统进行研... 滑动轴承作为大型水泵转子系统的重要支撑,其油膜动力特性对转子系统动力特性有着重要影响。本文从滑动轴承工作原理出发,通过对Reynolds方程进行差分求解,建立了油膜刚度系数的无量纲求解方程。通过数值模拟方法对某水泵转子系统进行研究,分析了其轴承动力特性和转子动力特性。结果表明,交叉刚度kxy和kyx对水泵转子系统稳定性影响较大;滑动轴承刚度系数增大,转子系统临界转速升高,刚性支撑条件下较弹性支撑时临界转速增大34.7%。在大型水泵转子轴承系统设计、制造和运行过程中,应充分考虑轴承刚度对结构稳定性的影响,保证结构的安全稳定运行。 展开更多

关键词 滑动轴承 油膜刚度系数 临界转速

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不同空泡动力学模型在空泡振荡预测中的应用探讨 被引量：1

17

作者 杜煜心 芦洪钟 +2 位作者 姚志峰 耿思远 王福军 《水电与抽水蓄能》 2021年第2期32-35,共4页

空泡动力学问题一直是水力机械领域关注的热点问题之一。空泡动力学的研究起源于水力机械的空蚀现象,弄清空泡运动(主要指单空泡生长、发展和溃灭过程)对空蚀机理研究有重要意义。本文探究了Rayleigh-Plesset(R-P)模型、Gilmore模型和Ke... 空泡动力学问题一直是水力机械领域关注的热点问题之一。空泡动力学的研究起源于水力机械的空蚀现象,弄清空泡运动(主要指单空泡生长、发展和溃灭过程)对空蚀机理研究有重要意义。本文探究了Rayleigh-Plesset(R-P)模型、Gilmore模型和Keller-Miksis(K-M)模型在预测空泡振荡过程中的应用,重点关注空泡生长和收缩回弹两个阶段,根据R-P模型、Gilmore模型和K-M模型分别计算得到空泡运动相应阶段的半径值,并与空泡实验值对比分析。结果表明:Gilmore模型和K-M模型在空泡生长和收缩回弹阶段空泡运动预测方面更具有优势,同时Gilmore模型对微米尺度回弹空泡溃灭点的预测更为准确。 展开更多

关键词 空泡 振荡 Rayleigh-Plesset模型 Gilmore模型 Keller-Miksis模型

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水翼端部间隙泄漏流的压降及黏性损失机理

18

作者 向秋杰 陈为升 +1 位作者 黎耀军 刘竹青 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2297-2308,共12页

叶顶泄漏流产生的局部压降及黏性损失是导致轴流式水力机械效率下降和轮缘间隙空化的主要原因.为探明间隙泄漏流的黏性损失特性和低压形成机制,以NACA0009水翼为对象,采用超大涡模拟方法(VLES)对翼端间隙流动进行数值模拟,基于平均流动... 叶顶泄漏流产生的局部压降及黏性损失是导致轴流式水力机械效率下降和轮缘间隙空化的主要原因.为探明间隙泄漏流的黏性损失特性和低压形成机制,以NACA0009水翼为对象,采用超大涡模拟方法(VLES)对翼端间隙流动进行数值模拟,基于平均流动动能转换与输运分析,提出了间隙区黏性损失定量计算模型,研究了翼端间隙区湍动能生成、黏性损失和压降的产生机理及主要影响因素.结果表明,间隙区存在间隙分离涡(TSV)、间隙泄漏涡(TLV)和诱导涡(IV)等流动结构;湍动能生成是导致TSV内压降的主导因素,TLV内压降则主要受湍动能生成和平均动能的对流和扩散效应影响;湍动能耗散导致的翼端区域黏性损失占间隙区黏性损失总量的91.2%.间隙区不同流动结构对湍动能生成的影响存在明显差异,水翼吸力面的强剪切效应主要生成湍动能的■分量,而TLV,TSV和IV等间隙涡结构则主要生成湍动能的■和■分量;湍动能产生机制分析表明,湍动能生成项分量Pvw是TLV和TSV中湍动能生成的主导因素,减小TSV和TLV内的速度梯度■,可有效降低湍动能生成,进而减少翼端区域因湍流耗散导致的黏性损失.研究结果可为间隙流动控制提供参考. 展开更多

关键词 水翼 超大涡模拟 黏性损失 压降 间隙流

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载荷分布对导叶式混流泵水力性能影响

19

作者 苏少华 刘竹青 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期1233-1239,共7页

基于三维反问题原理,分别针对导叶式混流泵叶片及导叶特征载荷分布,结合CFD数值模拟,以水力效率为目标参数,找出相对最优载荷匹配形式,将定常湍流计算结果作为非定常湍流计算的初始流场进行非定常数值计算.结果表明,当特征载荷位于叶道... 基于三维反问题原理,分别针对导叶式混流泵叶片及导叶特征载荷分布,结合CFD数值模拟,以水力效率为目标参数,找出相对最优载荷匹配形式,将定常湍流计算结果作为非定常湍流计算的初始流场进行非定常数值计算.结果表明,当特征载荷位于叶道中间略偏向进口处时,水力效率最高,优化后的模型整体水力效率较原始模型提高了3. 56%,导叶内部流动均匀性有所提高,叶轮出口处的射流-尾迹现象得到改善.非定常结果表明,叶轮进口处压力脉动幅值最大,对机组整体运行稳定性影响最大,通过反问题设计的模型在叶轮进口压力脉动幅值及导叶出口等处压力脉动幅值均有一定改善,有助于提高机组运行稳定性. 展开更多

关键词 导叶式混流泵 反问题设计 载荷分布 数值模拟 压力脉动

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