摘要：为了获得水电站水轮机技术改造中混流式转轮上冠型线变化时水轮机水力性能的变化规律,本文以某混流式水轮机模型转轮为研究对象,在原转轮上冠型线的基础上,提出了四种改型的上冠型线方案,采用CFD方法对不同上冠型线的转轮内部流动特性、能量特性、空化性能及过流能力进行了数值模拟和对比分析。结果表明:上冠型线的适当上抬可以增大转轮的过流能力,并且改善转轮在大流量工况下的能量特性和空化性能;但过高的上冠型线对小流量工况下的叶道涡的位置和强度有负面影响;与原转轮相比,方案4的效率略有提高;小流量工况时,上冠型线越高,叶道涡的位置越靠近叶片头部,且涡的强度越大,从而使转轮效率降低;大流量工况时,上冠型线上抬可能导致叶片进口靠上冠部分出现回流,进而导致压力分布不均匀;上冠型线的改变对最优工况下转轮效率和内部流动特性影响较小;可以为水轮机技术改造中转轮的改型设计与性能预估提供必要的参考。

摘要：高压离心泵进口压力是影响其轴向力大小的因素之一。选取某高压半开式叶轮离心泵在0.8~1.2 Qd的工作区域,在对外特性计算结果进行试验验证的基础上,详细分析进口压力为7.8~8.2 MPa的5种条件下,叶轮盖板外侧轴向力F1、叶轮盖板内侧轴向力F2、叶片轴向力F3、轴端轴向力F4的分布规律,并绘制各轴向分力增加率与流量变化曲线。揭示设计流量1.0 Qd时,叶轮盖板内、外侧壁面及叶片工作面、背面压力分布特征,得出叶轮盖板外侧壁面轴向力近似计算方法。研究表明:同一流量工况时,进口压力越大,叶轮盖板外侧轴向力F1、叶轮盖板内侧轴向力F2、叶片轴向力F3、轴端轴向力F4均越大,离心泵总轴向力F越小。同一进口压力时,轴端轴向力F4不受流量变化影响,但流量越大,离心泵总轴向力F越小。因此,本研究对减小高压离心泵轴向力,提高其运行稳定性具有重要的指导意义。

摘要：研究空化对叶片结构的影响,对提高轴流泵运行稳定性及设计具有重要的工程意义。为研究不同空化程度下叶片受力情况,基于SST模型及Rayleigh-Plesset均相流空化模型,应用数值模拟软件ANSYS对TZX-700轴流泵进行分析。利用CFX软件分析不同空化程度的叶轮流场分布,然后通过WORKBENCH流固耦合传输技术得出叶片等效应力及变形随空化变化过程的分布情况。结果表明:气泡首先出现在工作面,气泡由进口边逐渐向出口边发展,并逐渐靠近轮毂,整个气泡区域不断扩大,几乎堵塞整个流道;随着空化的发生,叶轮叶片所受最大等效应力逐渐下降,叶片变形也逐渐减小;从弱空化到严重空化,叶根处的等效应力始终是最大的,近轮缘处叶片发生的变形较大;弱空化对叶片等效应力、叶片变形的分布没有明显改变;严重空化时,较高等效应力分布区域严重缩小,叶片变形快速减小。计算结果对轴流泵的设计优化具有一定的指导意义。