摘要：混流泵在启动过程中,内部会出现流动冲击和旋转失速等现象,瞬态性能十分复杂。该文通过混流泵瞬态扬程方程和管路系统阻力方程的联立求解,建立了一套混流泵启动过程瞬态性能理论预测模型。通过给定转速加速曲线,得到混流泵启动过程中流量和扬程随时间的变化规律。同时,构建了混流泵与管路系统的三维几何模型,数值计算得到了混流泵启动过程瞬态特性,结果与理论模型预测结果吻合较好,验证了该理论预测模型的准确性。启动过程中,流量增大滞后于转速上升,转速加速结束后流量缓慢增长并最终趋于稳定。混流泵瞬态扬程可分为稳态项扬程、加速项扬程和惯性项扬程。加速项扬程和惯性项扬程在启动过程中影响较大。

摘要：与常规的水泵或水轮机转轮相比,可逆式水泵水轮机转轮要兼顾水泵和水轮机2种工况下的性能,设计要求高、难度大,且影响转轮性能的设计参数较多,很难通过设计-修正-试验的方法获得2种运行工况下性能均优的可逆式水泵水轮机转轮。针对这些困难,该文将三维反问题设计、CFD计算与多目标优化策略相结合,构建了可逆式水泵水轮机转轮的优化设计系统。该设计系统不仅可缩短转轮设计周期,且能对多个运行工况下的多个目标同时进行优化。利用该优化设计系统,以叶片载荷和叶片倾角为优化变量,以水泵设计工况点的转轮效率和水轮机额定工况点的转轮效率为优化目标,以水泵设计工况的扬程为约束,对某一抽水蓄能电站的水泵水轮机转轮进行了优化设计。结果表明利用该优化设计系统能够设计出在水泵和水轮机2种运行工况下转轮水力效率均高于95%的可逆式水泵水轮机转轮,其中水泵设计工况下转轮效率提高了0.15%,水轮机额定工况下转轮效率提高了2%,表明了该优化设计系统在提高可逆式水泵水轮机转轮性能方面的可行性和有效性。该研究可为水力机械,包括水泵水轮机、常规水轮机、水泵的设计开发提供参考。

摘要：本文建立了能够控制双向流动性能的水泵水轮机在线优化设计模型。模型中采用全三维反问题方法设计转轮叶片,采用叶型逼近方法求解水轮机工况和水泵工况的流场。综合考虑双向流动的能量性能和空化性能,提出了综合性能评价函数。采用单纯形加速方法,对一高水头水泵水轮机进行优化设计,得到了综合流动性能较好的转轮。全流道的定常湍流计算结果表明,优化后两个流动方向的转轮效率都提高,空化系数降低,证明了优化方法是可行的。模型可以实现计算机的在线优化计算,减少了人工干预。

摘要：基于水力机械基本方程,建立了前置导叶离心泵的损失计算模型,将前置导叶离心泵的损失分为叶轮损失、前置导叶损失和蜗壳损失三部分。完成了不同工况、不同预旋角度下装有前置导叶的XA150/32型离心泵外特性试验。运用本文提出的损失模型预测了前置导叶离心泵的扬程和效率特性,将计算结果与试验数据进行了比较,结果表明,该模型的预测结果准确可靠且适用范围广,为实际工程中离心泵的优化设计提供了一种快速实用的性能预测方法。

摘要：为了完善钟形进水流道蜗形吸水室的设计方法,分别采用Vu=const、Vur=const两种方法设计了南水北调东线工程某泵站钟形进水流道的蜗形吸水室,并基于Reynolds平均的Navier-Stokes方程和标准的k-ε紊流模型,用SIMPLEC算法数值模拟了两种吸水室的内部流场,在流场数值模拟的基础上对上述两种设计方法进行了对比研究。结果表明:上述两种不同的设计方法形成的蜗形吸水室速度场和出口速度均匀度差别较小,综合考虑设计繁简度,采用Vu=const的设计方法稍好一些。

摘要：为了求解水泵水轮机转轮内部的双向流动,提出了基于全三维转轮叶片设计模型的叶型渐近方法。该方法从水轮机方向设计目标叶型,并得到水轮机方向流场。再利用设计程序,从水泵流动方向设计叶型,用单纯形加速法控制速度矩分布变量,使得该叶型逐步逼近目标叶型,并得到水泵方向的流场,即得到同一叶型的双向流场。根据计算出的流场可以预估转轮的双向能量性能与气蚀性能。对一高水头水泵水轮机进行了设计计算,结果表明,该方法是可行的。

摘要：为了优化贯流式水轮机桨叶的叶型,引入边界涡量动力学理论。对初始设计的导叶和桨叶叶型进行全流道三维湍流模拟,分析了桨叶表面上边界涡量流分布状态,找到了局部流动不良的部位。通过调整设计中给定的速度矩分布规律,对桨叶叶型进行优化。叶型改进后,桨叶轮毂附近和进口边附近边界涡量流分布明显改善,转轮效率提高。计算表明:桨叶表面上边界涡量流分布状态更有效地反映了转轮的流动性能,能够为叶型优化提供可靠的依据。

摘要：针对泵站进水池在过渡过程中的水面波动现象,本文采用VOF模型对万家寨引黄工程北干线中的平鲁泵站进水池进行了三维流场计算,在对系统最小来流条件下三台泵运行时进水池稳态流场分析的基础上,采用UDF给定瞬态边界条件,对三台泵运行一台泵启动的动态过程进行了数值模拟。计算表明,由于进水池结构和进流方向的原因,泵站进水池流态有较明显的漩涡存在。在系统小流量来流条件下,现有溢流坎的设计可满足三台泵的运行需要,但如要更多水泵工作,需改变溢流坎设计(例如除去溢流坎)或控制出流以加大流入进水池的溢流量,满足运行水泵对流量的需要。

摘要：该文针对舟山-大陆跨海引水工程的特点,对舟山及宁波的陆上引水管道部分,采用空气阀以控制负压;对海底跨海管道的控压措施进行多种方案的研究和分析,最终选定以加大管道入海口处缓冲池容积及该处输水泵的转动惯量的方案为跨海段的控负压措施。经工程实施运行,实践证明效果良好,文中给出了计算模型、过渡过程分析及方案的确定。

摘要：基于流体流动的连续方程和运动方程,通过两类相对流面的迭代计算,实现中比转速离心泵叶轮内准三维正问题的数值计算,得到了轴面速度分布.应用逐点积分法进行叶片骨线绘型,在轴面上加厚叶片,在保角变换平面上修圆叶片头部,实现了离心泵叶轮的反问题设计.正反问题进行迭代计算求解直至收敛,得到最终设计的叶轮.采用RNGk-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对离心泵叶轮内三维流场进行数值模拟,得到了叶轮内压力和速度分布.模拟结果表明设计得到的叶轮内部压力分布非常均匀,流动稳定无分离,叶轮出口能量分布合理,所设计的叶轮具有优越的水力性能.