摘要：为改进水泵水轮机S特性曲线,开展了水泵水轮机设计及数值模拟研究.首先,设计了多个等长叶片转轮,以研究叶片安放角对水轮机工况效率和S特性曲线的影响;然后,选取一高效率等长叶片转轮,并应用长短叶片设计,以研究其对S特性曲线的影响.结果表明:选取较小的叶片安放角可增加水轮机工况的效率,但S特性更加突出;而应用长短叶片设计虽然会导致设计工况下的水力效率有所下降,但是S特性得到明显改进.

摘要：尾导结合的水电站,在水力过渡过程中会出现明满流交替出现的情况。本文采用基于虚拟狭缝法的一维计算和基于VOF模型的三维计算,研究了明满流水电站过渡过程中的调压室涌浪、明满流分界面移动、尾导结合处水深等问题。结果表明:有压流和明满流工况下,一维计算和三维计算的调压室涌浪周期差值在8 s以内,有压流工况的差值小于1s,两者吻合度较高;尾水洞顶压力随时间做周期性衰减运动,明流区洞顶压力为零,满流区洞顶压力与水深正相关;明满流分界面向下游移动速度较快时,会产生一系列的残留气囊;通过尾导结合处的弗劳德数随时间的变化规律可知,该水电站在低水位甩负荷的过渡过程中未产生断流。

摘要：导流洞作为尾水洞使用可减少围岩开挖量,节省工期和成本,但尾导结合的布置方式会导致在下游尾水位较低时出现明满流交替现象,尾导结合处的转弯半径也会影响该处的流速和水深。采用基于特征线法和虚拟狭缝法的一维计算与基于VOF模型的三维计算相结合的方式,研究了过渡过程中尾导结合处的转弯半径对流态和水深的影响。结果表明,转弯半径越小,尾导结合处速度越大,甩负荷初始阶段流出调压室流量越大,调压室最低涌浪出现的时间越快,最低涌浪数值越小;有压流工况下的一维计算与三维计算结果吻合度较好,明满流工况下有一定的误差;尾导结合处转弯半径对明满流的波动范围及尾导结合处水深的影响较小。

摘要：为了研究叶轮背叶片形状对熔盐泵外特性、轴向力、内部流场的影响,以一台立式高温熔盐泵为研究模型,采用Creo建立了背叶片前弯叶片、后弯叶片、倾斜叶片以及径向直叶片等4种结构不同的叶轮背叶片盖板模型,并采用标准k-ε湍流模型对4种方案下泵外特性、内流场以及轴向力进行了数值模拟,重点分析了叶轮背叶片形状对泵轴向力的影响.结果表明:设计工况下,叶轮背叶片形状对熔盐泵的外特性影响较小;前弯叶片在叶片外侧出现了明显的低压区;前弯叶片和后弯叶片对熔盐泵内的水力损失影响较小;背叶片对平衡轴向力有重要的作用,4种形状的背叶片在叶片数为6时平衡轴向力的效果均较好,最多可平衡48%的轴向力.从提高效率方面考虑,熔盐泵叶轮背叶片可采用后弯叶片;从平衡轴向力方面考虑,可采用径向直叶片.

摘要：抽水蓄能机组在极端工况运行时,可能会出现气体释放、空化甚至水柱分离现象,这对抽水蓄能电站工程设计和机组安全稳定运行造成潜在威胁。针对上述工程问题,本文基于有限体积法,将气液相变空化模型应用于气液两相流和水柱分离计算。基于Riemann不变量方程,提出有限体积和特征线耦合计算方法对抽水蓄能机组尾水管空化过程进行了数值模拟,并系统分析了尾水管进口发生空化和水柱分离后的压强变化情况。研究结果表明:压力管道内负压产生的空化和水柱分离可能引起较大升压,对机组稳定运行产生影响。该研究对电站工程设计和机组安全稳定运行有重要意义,同时为水柱分离的数值模拟提供了新的思路。