Experimental investigation of velocity fluctuations in a radial diffuser pump

The strong interaction in a radial pump due to the relative movement between the impeller and the diffuser may excite not only strong pressure fluctuations but also velocity fluctuations. In this paper, the laser Doppler velocimetry(LDV) technique is successfully applied to measure the periodic flow field in a radial diffuser pump with low-specific speed, in order to investigate the velocity fluctuations caused by the impeller-diffuser interactions both in the impeller and diffuser regions. The velocity fluctuations in the impeller region are quantitatively examined at different radial positions, and the flow structure at the radial gap between two flow components is analyzed at different relative positions. In addition, the downstream effect on the diffuser flow is quantitatively and qualitatively assessed and compared with the turbulence effect.     

偏工况下混流式水轮机压力脉动数值仿真及其改善措施研究

某电站混流式水轮机组在部分负荷时机组出力大幅摆动,真机试验结果显示尾水管涡带频率与发电机低频振荡频率接近,二者产生共振导致功率波动。本文采用CFD方法对该电站混流式水轮机进行了三维非定常数值模拟,对包括电站现用泄水锥、加长型泄水锥、在尾水管内安装阻尼栅、在尾水管内安装导流板等4种方案下水轮机内部非定常流动进行了仿真,对比分析了各种方案对尾水管内涡带形状和压力脉动的影响。计算结果表明:加长泄水锥能降低压力脉动的幅值,但不能改变压力脉动频率;相比于阻尼栅,在尾水管中安装导流板能更有效地改变尾水管水压力脉动的主频并减小压力脉动的幅值,且对水轮机效率的影响较小。     

入口含气率对深海多相混输泵性能影响研究

该文以标准状态下的水(连续相)和空气(离散相)作为流动介质,基于Eulerian-Eulerian非均相流模型,在不同进口含气率工况下对离心式深海多相混输泵内部流动特性进行数值模拟计算,研究离心式深海多相流混输泵的内部流动特性。通过获得叶轮和扩压器内部相态分布情况以及液相速度流线图,探索气液两相流在混输泵内部的流动规律。结果显示:气液两相工况下,混输泵从首级到末级的增压能力变化趋势相同,不同含气率下,末级混输泵的增压能力变化更大,含气率越高对增压能力影响越大;在低含气率下整个流道内的气相分布很均匀,气相更多聚集在叶片吸力面及出口边附近且有沿着叶片吸力面向叶轮出口运动的趋势,当进口含气率大于10%后,叶轮流道内叶片吸力面处出现较为明显的相态分离现象;不同含气率下叶轮和扩压器内压力脉动幅值变化趋势相似,幅值随着含气率的增加不断上升,通过实验结果验证了数值计算所采用的计算模型和方法是可靠的。     

轴流式水轮机轮缘间隙流动引起的叶片正面头部空蚀磨损机理的研究

对轴流转桨式水轮机轮缘间隙流动及空化特性进行数值模拟和试验研究,重点分析轮缘间隙流动在正面头部泄漏流动所引起的泄漏涡带、二次流动的漩涡强度和空化特性,以及泄漏涡带旋转、二次流动的漩涡与空蚀和磨损之间的关系。通过对不同材料的特性比较,解释了材料特性与冲角之间的关系,综合阐述了泄漏流动所引起叶片正面头部空蚀与磨损联合作用产生破坏的机理。     

轴流式水轮机转轮叶片的强度和刚度分析

用ANSYS有限元分析方法对某轴流式水轮机的新老转轮叶片的刚度和强度进行了计算，对转轮叶片肩部的应力集中作了对比分析。     

基于CFD技术的水轮机性能预估

CFD计算流体力学作为一门不断发展和成熟的学科已在航空、能源、水利等相关领域得到广泛应用.介绍了CFD技术及其应用,通过对水轮机内部流场进行CFD分析,可以提供各流动部件损失计算的数据进而计算出水轮机的效率.总结了较精确的水轮机各部件水力损失计算公式,指出了现有的水轮机性能预估方法存在的难点和问题,提出了一些新的见解.     

含气率对气液两相流离心泵性能的影响

为了研究进口含气率对气液两相流离心泵外特性以及内部流场特性的影响,该文采用计算流体动力学分析方法对某一气液两相流离心泵进行三维数值模拟研究。结果表明:扬程随着进口含气率的增加而降低,特别地,当进口含气率由3%增加到5%时,泵的扬程相对于纯水设计工况降低了37%;气液两相流工况叶轮流道会出现气体聚集区域,随着进口含气率的增加气体聚集区域面积也会增大;气体主要聚集在叶轮流道的上盖板附近,且随着进口含气率的增加气体聚集区向叶轮出口扩散。通过该研究得到以下结论:进口含气率的增加会导致泵的扬程降低;进口含气率会影响叶轮内部气体分布规律,进而影响内部流场,导致泵的性能发生改变。     

水平小通道内高温熔盐对流传热特性实验研究

高温熔盐是一种新型的传热流体,在太阳能光热发电及熔盐堆等领域中有广泛的应用前景。该文搭建了一套小型高温熔盐流动传热实验装置,采用二元硝酸盐为介质,并开展了高温熔盐在内径2.0mm水平小圆管内的对流传热实验研究。讨论了热流密度和质量流速等参数对熔盐流动传热的影响,获取了Nu数随Re数的变化规律,并与经典的Gnielinski关联式进行了对比。结果显示,该经典公式的预测值小于实验值。根据实验数据拟合了新的熔盐流动传热关联式,预测误差在10%范围内。     

导叶双列叶栅位置对水力性能的影响

基于N—S方程和标准κ-ε紊流模型，用数值模拟的方法分析了固定导叶和活动导叶的相对位置关系对水力性能的影响；主要分析了固定导叶出流角与活动导叶进水角的匹配关系，活动导叶的三种不同位置的速度矢量和压力分布，活动导叶的几何出水角与水流角的关系，在分析了三种不同位置时的水力损失后，给出了固定导叶与活动导叶的最佳位置关系，提出了双列叶栅设计时的最优设计参数。     

抽水蓄能电站泵工况断电飞逸过渡过程三维耦合数值研究

该文建立了某抽水蓄能电站包括引水系统、调压井、水泵水轮机组与尾水系统等部件的全过流系统几何模型。采用联合VOF两相流模型和单相流模型的三维耦合湍流计算方法对其泵工况断电飞逸过渡过程进行了数值研究,获得并分析了若干参数随时间的变化规律和不同时刻流场的演变过程,与电站原型试验资料进行了对比。结果表明:历程线模拟结果与试验结果吻合良好,基于耦合算法的三维湍流过渡过程研究方法具有较高精度。电站内外特性变化剧烈,相互影响,依次经历水泵、制动、水轮机和飞逸工况。转轮内大量的涡流在尾水管形成了强烈的顺时针螺旋形涡带,是飞逸工况机组低频压力脉动的主要原因。