摘要：超低水头水力发电机组是国内外学者研发难点所在,潮汐能电站水轮机对生态的影响备受关注。针对鱼类经过水轮机时容易遭受以机械撞击、压力变化为诱因的损伤,提出一种结构简单、过流能力强、运行性能高的变螺距螺旋叶片式亲鱼型水轮机。以不同叶片数、螺距等结构参数为优化目标,以不同运行工况为研究主线,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)三维数模探究鱼类经流水轮机内环境特性。研究表明,双叶型变螺距转轮相对传统多叶片转轮鱼类过机率高(螺距变比1.2:0.9),适当加长转轮流道有益于降低流场压力梯度(3.9倍叶片区长),从而进一步减小鱼类过机机械损伤与压力损伤。综合理论设计与数模分析得到亲鱼型水轮机设计工况的效率为83.43%,流道内流最大压力梯度为-31kPa/s(<遭受压力梯度损伤阈值-50kPa/s),负压区鱼类低压损伤概率为0.02%。

摘要：为提高水轮机运行性能,该研究首先采用SSTk-ω湍流模型探讨混流式水轮机多工况运行转轮内流特性,并基于流固耦合方法研究0.35Qr,Qr(Qr为设计工况),1.09Qr工况下的结构场特性。量化分析三维流场速度、压力、涡流黏度、转轮等效应力与变形特征等参量,结果表明最大等效应力和最大变形量均随负荷增加而增大,且各工况下最大等效应力均出现在转轮叶片出水边靠近上冠处,最大变形量均产生在叶片出口边中间区域。0.35Qr、1.09Qr工况运行时水流在转轮进口的撞击产生轴向涡是涡流黏度、等效应力、变形量增加的主要原因,Qr工况最大等效应力大于0.35Qr工况,而小于1.09Qr工况。叶片与上冠连接处应力集中,且因连接位置约束性较强,其结构变形量较小。上冠处强约束使得叶片中心位置产生的变形量最大,进一步采用理论分析与数值模拟相结合的方法探讨不同材料转轮性能,研究表明Q345材料转轮的湿模态频率下降率最高,最大下降率为24.5%。Q345的湿模态频率下降率大于ZG00Cr13Ni5Mo,因此使用Q345材料时应充分考虑流体阻尼效应。各材料转轮临界转速均远高于水轮机工作转速,不会引发共振,Q345和1Cr18Ni9Ti的转轮抗变形能力最强,但Q345转轮质量相对1Cr18Ni9Ti转轮较轻,Q345更适用于制造转轮。不同材料转轮的等效应力、变形量等静力学特性分布规律相同,且转轮具有相同的模态振型,故相关研究成果可推广至其他常用材料,为水轮机设计及运行提供一定的参考与指导。

摘要：为了研究高含沙水流混流式水轮机的磨蚀规律,应用SST k-ω湍流模型和Tabakoff磨蚀模型对渭河流域魏家堡水电站水轮机内部的多相流动及其磨蚀现象进行了数值模拟,预测了易发生磨蚀的部位并分析了产生磨蚀的原因.通过与电站实际运行后的水轮机磨蚀情况对比,数值模拟结果准确地预测了磨蚀发生的部位和磨蚀程度.数值模拟结果表明:磨蚀主要发生在蜗壳的隔舌、面与面连接的不光滑区域或缝隙等不规则的边界区域以及导叶和叶片的头部端面;壁面附近的流态对磨蚀有重要影响,磨蚀破坏最严重的区域为转轮出口靠近下环的叶片区域,此处的叶片弯曲的曲率较大,形成较高的速度和不稳定流动现象;尾水管中的弯肘段改变了流体的流动方向导致较为严重的磨蚀.研究成果为水轮机磨蚀的预防和抗磨蚀水轮机的优化设计提供了参考.

摘要：基于流体机械设计理论和数值模拟分析方法,设计了一种新型低比转数水轮机,其不仅适用于小水电机组的更新完善,也可作为冷却塔风机的直接驱动装置。该水轮机采用蜗壳轴向出水方式,使其径向尺寸约为相似常规水轮机的1/2,除降低造价成本外,更有利于冷却塔内通风;为适应冷却塔内部结构,采用反击式环形叶片作功,在很大程度上降低了水轮机径向尺寸;对应水轮机转轮出水形式,环形尾水管进水模式将尾水接入对称布置的4个布水管,均匀出水结构在很大程度上改善了尾水管内流场,同时可使水轮机直接安装在中心基座上。数值模拟结果表明:蜗壳出口速度满足等速度矩定律,采用轴向出水方式的反击式水轮机的流场分布符合要求;水轮机预测效率约90%,各部分水力损失均较小。

摘要：通过对冷却塔进行循环冷却水节能分析并对进塔水流的富裕能量进行研究,开发了一种低比转速混流式水轮机。考虑到冷却塔循环冷却水水流不稳定而出现水轮机输出动力不足或富裕的问题,选用与该微型水轮机相匹配的电动机作为其备用动力源,并通过自动离合装置与微型水轮机相连接,同时在进水管道上安装了旁通阀。通过智能控制器控制电动机以及旁通阀来调整水轮机与电动机的工作方式以满足冷却塔风机的需求并达到了节能的目的。

摘要：为了研究水泵水轮机发电模式下甩负荷过渡过程压力脉动特性及其对流动诱导噪声的影响,以国内某抽水蓄能电站机组为研究对象,基于网格壁面滑移技术与分离涡湍流模型,通过ANSYS软件对瞬态流场进行数值模拟计算,并将所得流场信号作为声场源在LMS软件中进一步开展流动诱导噪声的仿真.结果表明因2个无叶区流态分别受动静干涉(固定导叶与活动导叶间)与动动干涉(活动导叶与转轮间)影响,导叶两侧压力变化趋势完全不同.转轮流道内压力脉动主频位置在叶频St为0.6763处,水泵水轮机内声场噪声分布呈现明显的偶极子特性,小流量(0.2QBEP以下)时内场声压变化相对剧烈,最大声压值高达130.00 dB,最小声压为9.67 dB.不同时刻外声场声压级表现出极为相似的波动性,整体趋势表现为声源强度随流量减小而增加,但是流量变化对噪声指向性分布形式并无影响,说明对水泵水轮机内部压力脉动情况改善有助于降低流动诱导噪声水平.

摘要：为研究水泵水轮机甩负荷过程压力脉动特性及其流动诱导噪声,该文基于网格壁面滑行技术和DES湍流模型,对水泵水轮机发电工况下导叶关闭过程进行连续性模拟,并将流场叶片表面压力脉动信号作为声场流动诱导噪声计算声源,通过对压力脉动特性和流动诱导噪声分析得到:导叶进出口处2个无叶区内压力脉动主频位置均在叶频为斯特劳哈尔数等于0.051与1处,导叶出口处频谱值是进口处10倍之上,说明动动干涉对流态的影响强于动静干涉;当尾水管内出现2个反向旋壁涡带时,压力脉动最强烈且其幅值最大。声场分析结果表明外场噪声的主频由压力脉动主频与壳体固有频率综合决定,声压分布具有"∞"形式的指向形态,且各阶叶频处声压分布呈现出明显的对称性,说明叶片噪声辐射具有明显的偶极子特性;在一阶、二阶叶频处,导叶关闭前一半阶段,流量对于外场噪声辐射能力的影响表现为大流量工况下最强,小流量工况下最弱,导叶关闭后一半阶段正好相反。

摘要：为解决无法在原型抽蓄机组上开展大量加载试验的问题,以某抽蓄机组为原型,采用相似原则,研发出一种抽蓄机组轴系油膜试验台,并设计相应的测控系统。该试验台测控系统硬件部分由主控计算机、三菱FX2NPLC下位机、多个微型温度、压力传感器及变频器、电液比例阀等执行机构组成,软件部分由力控Forcecontrol 7.0组态编制的主控软件和由GX Works编制的PLC程序组成。该试验台可用于研究不同加载工况下轴瓦与镜板间油膜压力、温度变化规律,从而探讨轴系在不同工况下的振动机制和油膜的形成、泯灭机制等。

摘要：教学设计是连接教学理论与教学实践的桥梁,在教学过程中起着重要的指导作用。教师承担着教学设计的任务,新一轮的课程改革提出转变教师的角色,从而对教学设计也提出了新的要求。文章试图从新课程的角度阐述现代教学设计的新理念。

摘要：为研究甩负荷过渡过程水泵水轮机内流场特性,以某抽水蓄能电站水泵水轮机模型为例,采用网格壁面滑移技术与DES湍流模型对机组甩负荷过程进行三维瞬态数值模拟,基于湍动能、压力等信号提取叶间流场演变特征。结果表明,后1/3导叶域及其后流道内压力脉动剧烈,50%导叶关闭后,无叶区内形成带圆周速度的水环阻碍水流进入转轮;66.7%导叶关闭后,转轮叶间流道内出现涡旋,在较大压力梯度作用下旋转失速涡带扩散加剧流动分离,阻塞转轮流道。甩负荷过程尾水管内先充满与转轮同向的旋流,紧接着靠近内壁侧出现空腔且外壁侧旋流量减小,然后内壁侧出现与外壁侧旋向相反的回流。研究结果为良好运行性能的机组设计奠定了基础。