摘要：为了把时空非定常流动设计理念用于冲击式水轮机,旋转水斗自由曲面上复杂时空非定常水膜的数值可视化必不可少.文中采用局部非正交边界贴体网格(BFG)对水斗内表面进行描述,利用微分几何精确计算了网格处的自然基本矢量及其偏微分,得到了水斗表面的局部曲率、沿曲面最短距离以及微小曲面面积;成功地将流体的水膜移动网格点投影到了水斗内表面上.用建立的投影理论实现了从旋转水斗缺口及分水刃进入的非定常水膜移动网格的数值可视化,与模型试验照片的比较表明,该数值方法是有效的.

摘要：为了适应当前水电朝着成本更低、输出更加灵活的趋势发展,混流式水轮机在非设计工况点下运行时各水力部件之间干涉引起的流体动力作用和动态流动现象在水力设计过程中成为非常重要的一环。本文使用CFD技术获取尾水管中压力脉动情况,通过对动态能量分布的比较,陈述了转轮能量高速旋转传播造成的螺旋涡带缩胀变化,对尾水管流动的干涉作用。

摘要：贯流式水轮机的活动导叶和转轮叶片都是可调节的,活动导叶开度角γG与转轮叶片角φR的协联关系相当重要,协联关系对水轮机设计及运行能够提供有效的帮助.至目前为止,γG和φR的协联关系即协联工况只能在水轮机设计完成后通过模型试验得到。本文在给定转轮叶片角φR的情况下,通过对活动导叶叶栅流道进行形状解析,进而在设计平台上预测对应协联工况开度角γG.

摘要：阐述了用计算流体动力学CFD(ComputationalFluidDynamics)技术研究水轮机导水机构二重叶栅内部流场性能变化的方法,研究了不同工况下流场的速度、压力及二重叶栅能量损失的变化规律,数值解析结果与实验结果吻合.研究表明,导水机构内部流场的变化直接影响到转轮进口流动条件和水轮机运行的稳定性,数值解析结果对优化设计及安全运行具有指导作用.

摘要：大型混流式水轮机的水力振动在我国是比较普遍的问题 ,本研究以包括东江电站较普遍被使用的HL_160型水轮机作为对象 ,用CFX_TASCflow流体解析软件对水轮机内部复杂的三维粘性流动进行了解析研究 ,满意地解析了水轮机内部的流动状态 ,并得出了以下主要结论 :由于活动导叶的出流与转轮入流的相互干涉引起的脱流、转轮流出的旋回水流与尾水管的相互干涉引起的水力脉动是机组产生振动的根本原因。且解析结果与模型试验可视化的相吻合也说明了解析方法的正确性。数值解析结果将对在现有固定部件条件下进行新转轮的改造设计提供重要指针。由于数值解析方法是非常原理的普遍技术 ,今后将在新水轮机及转轮的设计。

摘要：为了大幅度提高水力机械的动力性能及运行稳定性,开发研制了反转双涡轮灯泡贯流式水轮机组.水轮机的前后涡轮均采用可动翼型,依新提出的翼型公平负荷设计方法,寻求两涡轮间欧拉能量需求及交换的合理化,在严密取得欧拉能量均衡之下设计两涡轮由轮毂至轮缘的翼型形状;接着通过非定常流动数值解析探讨双涡轮水轮机的欧拉能量平衡程度及干涉控制效果.研究结果表明:流量相等、落差相同、几何尺寸与单涡轮相同时,前后涡轮出力相加动力输出增为2倍.分析了两涡轮间、后涡轮出口与尾水管入口间的非定常流动干涉现象,得到了如下的结论:新开发的双涡轮间流动干涉程度非常小,协联工况时水力脉动只为各落差的2%程度左右,未见压力突变的发生,亦可以说干涉程度得到了成功的控制;反转两涡轮之间的动力矩相平衡,因此稳定性好.

摘要：研究了高落差低比转速贯流式水轮机大开度时的性能,改造设计了转轮叶片根部及叶端部收拢于球面范围,将转轮叶片最大开度由30°增至35°,提出了CFD的数值解析条件并给出了解析结果,探讨了高落差大流量化引起的流体力学方面的问题。为进一步提高过大开度时的转轮性能,提出了增加靠近叶端轮缘侧弦节比充分吸收入口欧拉能量的设计思想。研究结果表明,该措施为高落差大流量贯流式水轮机的开发设计提供了技术依据。

摘要：针对贯流式水轮机活动导叶与转轮叶片均为可动翼,为确保水轮机高效率运行,对构不成流路通道、不适用流道理论的小弦节比贯流式水轮机3叶片转轮进行协联工况预测,提出了翼型设计后采用CFD数值模拟预测协联组合开度法。实例验证了该法的可行性,并可确定导叶开度与转轮叶片开度的最优组合(On-Cam)开度。

摘要：针对传统单转轮风力机设计,研发了用于减小湍流尾流影响、抗台风的新型两级双转轮风力发电机组,探讨了风力机非定常尾流对下游环境的影响,并设定了一个包括地面境界层在内的大空间计算域进行离散数值解析。研究结果表明,两转轮在不同转动位置时压力分布呈规律性动态变化,湍流影响比传统单轮小,动力特性好。

摘要：从设计角度描述了射流相对轨迹的基本概念,并应用于冲击式水轮机计算流体动力学,特别将相对轨迹的概念与动画解析法相结合预测射流与水斗的各种干涉,以及在不同水斗数、不同比转速和不同射流膨胀率下所对应的损失。结果表明,相对轨迹与计算流体力学的结合是冲击式水轮机优化设计的有效工具。