摘要：为了以理论方法建立前弯叶片泵作透平专用叶轮直径与设计流量的关系,揭示叶轮直径对透平性能的影响,该文以比转速为66的离心泵为原型,推导叶轮直径与设计流量的关系表达式。在不改变原型泵其他过流部件的前提下,基于ANSYS Bladegen软件设计3个进口安放角均为90°,直径分别为235、245和255 mm的前弯叶片透平专用叶轮。在试验验证基础上,分别完成3台透平全流场数值计算。结果表明:叶轮直径对透平外特性有显著影响,高效点随叶轮直径增加向大流量偏移。最高效率点均出现在计算临界流量稍偏右侧,与理论推导结论基本相符。叶轮直径从235 mm增大到245和255 mm时,透平最高效率分别提高了1.73%和3.32%。随叶轮直径增大,小流量区效率下降且降速快,大流量区效率提高且高效区宽。该研究丰富了液力透平设计方法,可为前弯叶片透平专用叶轮设计提供参考。

摘要：根据油涡轮各部件的基本结构与工作原理,借鉴径流式涡轮与冲击式水轮机的设计理论,推导出基于速度三角形与动量矩定理的油涡轮基本特征方程,并据此提出油涡轮有效轴功率随射流相对出流角β2的变化规律。根据此变化规律,采用减小β2将流道改为加速流道的方法,对某1 000MW汽轮机组油系统的油涡轮进行优化设计。借助CFD软件对原型油涡轮和优化设计油涡轮进行多工况数值模拟,结果表明,优化后的油涡轮不仅满足设计要求,而且还具有较好的稳定性,能够适应变工况运行,为油涡轮的优化提供科学依据。

摘要："主油泵-油涡轮增压泵"型式的油系统已广泛应用于600 MW及以上等级大型汽轮机组。根据油涡轮各部件流道几何特点、工作原理及系统对于油涡轮流体动力性能要求,在一定假设条件下推导出油涡轮设计过程中主要几何参数与外特性的关系方程。结合某1 000 MW汽轮机组油系统研制要求设计出了两个油涡轮方案,采用CFD软件进行多方案、多工况数值模拟和性能预测,揭示了所推导出的流道几何参数对油涡轮流体动力性能影响关系。通过油系统试验获得了两个方案的外特性,验证性能预测的可靠性,进一步证明分析方法的可行性,为完善这类油涡轮的设计方法奠定了一些基础。

摘要：根据油涡轮各部件的基本结构与工作原理,推导出油涡轮中能量转换与几何参数之间的关系方程,分析了油涡轮有效轴功率随叶片出口安放角β2的变化规律。本文结合1000MW汽轮机组配套油涡轮研发,借助CFD软件对叶片出口安放角β2分别为22.5°,18°,13.5°和10°4种设计方案的油涡轮进行多工况数值模拟。理论分析和多工况数值模拟都表明:在一定范围内随着叶片出口安放角减小,油涡轮的有效轴功率会随之增大,且"n-N T"曲线更平坦,不仅能够满足油涡轮的调节特性要求,而且还具有较好的稳定性。由此证明文中分析方法可以为完善油涡轮的设计理论奠定一些基础。

摘要：混流式水轮机轴向水推力是机组设计的重要参数,其值的准确性对机组的安全运行具有重要的现实意义。本文提出一个新的混流式水轮机轴向水推力的计算公式,可计算不同工况下的轴向水推力。结合某水电站运行参数分别利用该公式、CFD数值模拟和解析计算3种方法进行了轴向水推力的比较计算,并对这3种方法进行了对比分析。结果表明,该公式计算简便,与流量、水头、转速等参数结合紧密,具有良好的计算精度。

摘要：以某水电站混流式水轮发电机组为例,通过求解雷诺方程对机组各导轴承进行求解得到轴承动力参数;利用CFD全流道数值模拟计算了水力不平衡力;采用Muszynska模型用平均流速描述转轮密封力得到转轮上冠、下环密封的等效刚度和阻尼;建立转动部件用于分析的动力学模型,分析了机组在正常运行工况和飞逸工况下的振动特性。通过对机组转动部件在水力、电磁不平衡力以及机械力耦合作用下动力特性分析,得到了机组的前六阶模态、振型以及机组轴线的振动情况,对水轮发电机组转子系统的设计有一定的指导意义。

摘要：混流式水轮机在偏离设计工况特别是在部分负荷下运行时,转轮出口的旋流会在尾水管中产生螺旋状涡带,该涡带引起的压力脉动是引起水轮机水力不稳定的最主要原因。采用全流道非定常三维流场数值模拟来计算尾水管流场不仅对计算资源性能要求很高和耗时,而且很难在设计阶段快速计算出尾水管涡带诱导的流场,不利于在较宽运行工况范围预评估水力稳定性。本文在螺旋涡管诱导流场理论的基础上探索建立在部分负荷运行下尾水管中螺旋涡带的近似解析模型。采用该模型可以快速近似地计算出尾水管的流速,与国外相关的试验结果对比,验证了该模型的正确性。可以进一步研究将该模型用于混流式水轮机设计过程中的优化流道设计,以减轻尾水管涡带的影响和扩大运行工况范围。

摘要：产品开发阶段,采用有限元分析软件ANSYS对离心泵泵体进行进分析和优化设计,可有效缩短研发周期、提高设计的可靠性。文中完成了某水平中开式离心泵在极限水压条件下的仿真,并考虑了壳体中分面接触问题、法兰面接触问题以及螺栓预紧力对结构强度的影响,采用有限元法对壳体和螺栓进行了刚强度计算,并对中分面的密封性能及壳体的可靠性进行了评估分析。通过实际工程验证文中的方法不仅有助于减少水压试验的工作量,而且可为优化泵体结构设计、合理选择法兰和螺栓奠定技术基础。