摘要：为了明确轴流式水轮机泥沙磨损特性,以某电站水轮机为研究对象,基于欧拉-拉格朗日多相流模型开展了固液两相流动数值研究,重点关注泥沙粒径对机组过流部件表面侵蚀率和侵蚀分布的影响.研究发现,叶片正、背面轮缘附近为泥沙磨损高风险区.随着泥沙粒径增大,叶片正面侵蚀程度加剧,背面侵蚀程度减小,磨损区域逐渐集中在轮缘附近;颗粒受泄漏涡影响在转轮室壁面形成沿旋转方向的条状侵蚀痕迹;尾水管锥管段侵蚀率逐渐降低,不同出口流道磨损程度的差异性增大,泥沙颗粒在锥管段形成沿泄漏涡延伸方向的带状螺旋侵蚀痕迹.在运行过程中,磨损程度最大的部件是尾水管,其次为转轮和转轮室,应避免机组长时间在过小或者过大泥沙粒径条件下运行,检修时应重点关注转轮叶片和转轮室的泥沙磨损情况.研究归纳出轴流式机组运行过程中的泥沙磨损高风险区,可为水轮机各过流部件泥沙磨损的定量分析提供一定参考,有助于合理安排机组检修周期,同时为轴流式水轮机进一步优化设计提供理论基础.

摘要：针对轴流式水轮机叶片几何形状差异对水轮机的运行性能和运行范围产生的影响,研究了轴流式水轮机不同叶片进水边形状与水轮机性能参数之间的关系。在相同叶片安放角的情况下,对具有3种不同叶片进水边形状的轴流式模型水轮机进行数值研究。研究结果表明:在相同的叶片安放角的情况下,不同的叶片进水边形状不仅可以改变流道中从轮毂到轮缘的流量及环量分配;而且能够有效的改善叶片正背面压力分布,减小转轮内部的低压区,提高水轮机效率及空化性能;同时不同的水轮机进水边形状可以调节水轮机运行范围。研究结果可为水轮机的优化设计提供理论指导。

摘要：轴流式机组的振动问题已成为影响其稳定运行的重要因素之一。为分析轴流式水轮发电机组的振动特性,从振动传导路径的角度出发,基于振动基本理论、一般概率摄动法、矩阵微分理论等方法,在建立合理简化模型的基础上,以区间参数表征各导轴承刚度等参数的不确定性,对水力激励的各主要振动传递路径进行理论分析和数值计算,最终在频域内给出振动路径传递率的梯度排序及其扰动范围。通过算例分析,验证了方法的可行性,为分析机组传递路径及振动控制等问题提供的技术支撑。

摘要：对某轴流式水轮机在不同工况下的顶盖进行了单向流固耦合计算,运用ANSYS Workbench平台计算得到各工况下顶盖过流面准确的水压力分布,将其作为顶盖下面板水压力载荷加载到顶盖上,得到各工况下顶盖的静应力分布及变形情况.通过对有、无预应力下的顶盖进行模态分析,得到顶盖在2种情况下的固有频率和振型.研究结果表明:在各种工况下,顶盖的最大静应力和最大位移随着水头的增大而增大,均出现在顶盖下面板无筋板支撑处;顶盖在有预应力下的各阶固有频率相对于无预应力下的有所提高,提高幅度在0.5%以内,可以忽略预应力的影响;将顶盖的固有频率与各水力激振力频率比较,两者频率值相差较大,发生共振的可能性较小.研究结果可为轴流式水轮机强度及振动的校核与预测提供依据,并对顶盖结构优化设计提供一定的参考.

摘要：转轮是水轮机中影响机组特性的一个重要部件．研究水轮机转轮内三维素流场的流动特性对于提高水轮机组的特性及效率具有重要的意义．本文基于N-S方程和标准的κ-ε紊流模型，采用SIMPLEC算法，数值模拟了轴流式水轮机转轮内的三维紊流场，同时讨论了其收效性和准确性．轴流式水轮机转轮内的三维紊流场数值模拟结果有助于提高轴流式水轮机的水力设计、性能分析和优化设计的水平．

摘要：基于平面叶栅设计方法进行叶栅的初步设计与参数化表达的基础上,对水轮机叶片的进口边进行优化设计。该方法结合N-S方程流场数值模拟,采用NSGA-Ⅱ多目标的优化算法,通过控制叶片轴向和周向两个变量的变化进行优化。结果表明,优化效果良好。

摘要：轴流式转轮体与叶片枢轴相配合区域的应力状况是转轮体设计中关注的焦点。本文应用新开发的ＳＤＲＣ／Ｉ－ＤＥＡＳ程序的接触分析功能，对轴流式转轮体的接触应力进行了分析，所得结果比不考虑接触更为合理，对指导转轮体的设计有益。

摘要：应用雷诺应力模型对轴流式水轮机轮缘间隙的三维紊流流动进行了雷诺平均N-S方程的数值计算与分析。对转轮直径为340 mm的5叶片轴流式水轮机在轮缘间隙为0 mm、0.25 mm、0.5 mm、1 mm时分别进行了分析计算,分析了轴流式水轮机轮缘间隙对叶片压力分布、速度矢量、数值效率和间隙漏水量的影响,研究了轴流式水轮机轮缘间隙内流动规律,提出了轴流式水轮机轮缘间隙对轴流式水轮机优化设计的重要性。实例表明,用三维紊流数值模拟方法研究轴流式水轮机轮缘间隙是改进和优化轴流式水轮机设计的一个重要过程。

摘要：本文介绍了轴流式水轮机间隙流动分析,并结合已有模型试验的试验结果,利用专业流体分析软件进行对比分析。结果表明,此项技术能够准确模拟出通道内的流动情况。对轴流式水轮机设计具有重要指导意义。

摘要：通过求解由k ε双方程湍流模型封闭的三维时均N S方程对轴流式水轮机内部四个典型工况的全三维紊流场进行了计算,并采用“混合平面”法处理转轮与导叶间动静耦合流动的参数传递和相互干扰问题,捕捉到了轴流式水轮机内部压力分布和速度分布等重要的流动信息,在此基础上计算了四个工况下转轮的水力效率。结果表明,该方法能够较为准确地预测出轴流式水轮机转轮与导叶间的总性能参数及内部流场结构,所得到的结果对进行轴流式水轮机的水力设计或改型优化设计等研究具有重要的指导意义。