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尾水管涡带引起的不稳定流动计算与分析 被引量:25
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作者 王正伟 周凌九 黄源芳 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第12期1647-1650,共4页
尾水管内涡带引起的不稳定流关系到水电站机组的安全。针对一个混流式水轮机的典型部分负荷工况,采用PISO(pressure-implicitwithsplittingofoperators)方法,计算了尾水管内部由于涡带引起的不稳定流场,预测了涡带脉动频率以及尾水管各... 尾水管内涡带引起的不稳定流关系到水电站机组的安全。针对一个混流式水轮机的典型部分负荷工况,采用PISO(pressure-implicitwithsplittingofoperators)方法,计算了尾水管内部由于涡带引起的不稳定流场,预测了涡带脉动频率以及尾水管各断面上压力脉动。结果表明,涡带压力脉动频率约为转频的1/3,与实际观察到的脉动频率相符。在此基础上,分析了尾水管直锥段、弯肘段和扩散段内的压力脉动特征以及尾水管内压力脉动对转轮内压力的影响。 展开更多
关键词 涡带 不稳定流动计算 水轮机 尾水管 不稳定流场 压力脉动 水力机械
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水泵水轮机在水轮机工况下压力脉动特性 被引量:29
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作者 钱忠东 陆杰 +1 位作者 郭志伟 张建军 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期672-678,共7页
为了研究水泵水轮机在水轮机工况下的压力脉动特性,采用SST k-ω湍流模型对模型水泵水轮机在水轮机工况下的三维非定常湍流进行模拟.在试验验证的基础上,通过调整活动导叶的开度以实现机组不同的运行工况,分析了3种流量工况下导叶、转... 为了研究水泵水轮机在水轮机工况下的压力脉动特性,采用SST k-ω湍流模型对模型水泵水轮机在水轮机工况下的三维非定常湍流进行模拟.在试验验证的基础上,通过调整活动导叶的开度以实现机组不同的运行工况,分析了3种流量工况下导叶、转轮和尾水管内的压力脉动规律.结果表明,尾水涡带形态和旋转方向对机组压力脉动的影响很大:在小流量工况下,尾水涡带为螺旋状,旋转方向与转轮转动方向相同,转轮出口产生强烈的低频压力脉动,转轮叶片上的压力脉动频率约为转轮转频的0.62倍,尾水管压力脉动主频约为转轮转频的0.36倍;在最优工况和大流量工况下,尾水涡带变为管状,转轮出口压力脉动幅值变小,在转轮叶片表面检测到与尾水管压力脉动主频相同的压力脉动;大流量工况下涡带旋转方向与转轮旋转方向相反,尾水管内压力脉动的最大值出现在弯肘段区域. 展开更多
关键词 水泵水轮机 水轮机工况 非定常湍流 压力脉动 尾水涡带
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混流式水轮机涡带工况下两级动静干涉及其压力脉动传播特性分析 被引量:24
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作者 季斌 罗先武 +1 位作者 西道弘 许洪元 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期191-196,共6页
本文以某混流式模型水轮机为研究对象,选取一种小流量工况点开展了全三维非定常湍流的数值模拟。研究中,采用全流道建模和滑移网格技术模拟转轮与活动导叶、转轮与尾水管之间的动静干涉作用;详细分析了过流部件内典型位置处的压力脉动特... 本文以某混流式模型水轮机为研究对象,选取一种小流量工况点开展了全三维非定常湍流的数值模拟。研究中,采用全流道建模和滑移网格技术模拟转轮与活动导叶、转轮与尾水管之间的动静干涉作用;详细分析了过流部件内典型位置处的压力脉动特性,并与模型试验的结果进行了比较;探讨了部分负荷工况下,流场中涡带演化过程及两种频率分量的压力脉动沿转轮传播与衰减的规律。 展开更多
关键词 水力机械 动静干涉 尾水管涡带 压力脉动
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弯肘型尾水管非定常涡旋流动数值模拟 被引量:9
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作者 诸葛伟林 刘光临 +1 位作者 蒋劲 符向前 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2003年第2期164-167,共4页
本文采用有限体积法求解用代数雷诺应力模型封闭的雷诺平均N S方程组 ,对湖北清江隔河岩水电站 1号发电机组的尾水管 ,在部分负荷工况运行时的非定常涡旋流动进行了数值分析。结果表明 ,在水轮机部分负荷运行 ,特别是负荷为 40 %左右时 ... 本文采用有限体积法求解用代数雷诺应力模型封闭的雷诺平均N S方程组 ,对湖北清江隔河岩水电站 1号发电机组的尾水管 ,在部分负荷工况运行时的非定常涡旋流动进行了数值分析。结果表明 ,在水轮机部分负荷运行 ,特别是负荷为 40 %左右时 ,尾水管内形成了明显的旋转涡带。数值模拟得到的尾水管中压力脉动的频率 。 展开更多
关键词 有限体积法 弯肘型尾水管 非定常涡旋流动 数值模拟 水轮机 涡带 压力脉动 水电站
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基于熵产理论的水轮机尾水管涡带研究 被引量:21
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作者 卢金玲 王李科 +2 位作者 廖伟丽 赵亚萍 吉庆峰 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期233-241,共9页
为了研究水泵水轮机部分负荷工况尾水管涡带产生的原因和压力脉动特性,本文以模型水泵水轮机为研究对象,对内部流动进行了全流道三维数值模拟并采用熵产理论进行了分析。计算结果分析表明:数值模拟与实验值吻合较好;固定导叶和蜗壳内的... 为了研究水泵水轮机部分负荷工况尾水管涡带产生的原因和压力脉动特性,本文以模型水泵水轮机为研究对象,对内部流动进行了全流道三维数值模拟并采用熵产理论进行了分析。计算结果分析表明:数值模拟与实验值吻合较好;固定导叶和蜗壳内的总熵产很小,而转轮和尾水管内较大,在小流量工况叶片压力面产生的流动分离会导致高熵产率分布区域的出现,并且会随着流量的进一步减小而扩大;在部分负荷出现了粗壮型和纤细形两种涡带,均呈现螺旋形,涡带的形成与叶片出口环量偏离零环量有很大关系;涡带的出现会在尾水管内形成漩涡,阻塞尾水管通道,涡带跟随转轮同方向旋转,但是转速更低,因此尾水管出现幅值较大的低频压力脉动。 展开更多
关键词 水泵水轮机 熵产 尾水管涡带 压力脉动 流场
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尾水管压力脉动的模拟与现场实测 被引量:16
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作者 王正伟 周凌九 何成连 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1138-1141,共4页
通过求解包括导叶、转轮、尾水管3大过流部件在内的水轮机流道内的三维不稳定Reynolds平均Navier-Stokes方程,获得了不同开度部分负荷下的尾水管压力脉动特征和涡带特征.计算采用了RNG k-ε模型.对所计算的水轮机,在尾水管进人门中心对... 通过求解包括导叶、转轮、尾水管3大过流部件在内的水轮机流道内的三维不稳定Reynolds平均Navier-Stokes方程,获得了不同开度部分负荷下的尾水管压力脉动特征和涡带特征.计算采用了RNG k-ε模型.对所计算的水轮机,在尾水管进人门中心对压力脉动进行了现场实测.计算与实测的比较表明,在开度为65%~80%的范围内,计算所得涡带压力脉动低频频率与实测值吻合良好; 在80%左右开度下,幅值预测也很准确,但65%左右开度下,幅值偏差略大; 结合尾水管内涡带运动特征,对计算方法进行了评价: 由于所采用的k-ε系列模型为统计模型,计算的压力脉动未能反映实测中出现的高频成分. 展开更多
关键词 水轮机 尾水管 涡带 压力脉动 现场实测
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三维非定常湍流尾水管涡带数值模拟 被引量:16
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作者 高忠信 邓杰 葛新峰 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第10期1162-1167,共6页
采用全流道三维非定常流动数值模拟方法,研究了混流式水轮机在部分负荷工况运行时,尾水管涡带在尾水管内引起的压力脉动现象。计算工况为典型的部分负荷工况,单位转速为70.52r/min,单位流量为0.679m3/s。计算结果表明在4个计算点都得到... 采用全流道三维非定常流动数值模拟方法,研究了混流式水轮机在部分负荷工况运行时,尾水管涡带在尾水管内引起的压力脉动现象。计算工况为典型的部分负荷工况,单位转速为70.52r/min,单位流量为0.679m3/s。计算结果表明在4个计算点都得到了涡带低频压力脉动:频率为0.333Hz,是转频1.25Hz的1/3.75,相近工况(n11=71.25r/min,Q11=0.689m3/s)模型试验测得涡带频率为5.31Hz,是转频18.62Hz的1/3.51,从涡带频率看计算结果与试验测量结果一致。研究成果表明数值模拟方法是可行的,可以在设计阶段预测尾水管内涡带压力脉动的特性。 展开更多
关键词 混流式水轮机 尾水管 涡带 压力脉动 数值模拟
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混流式水轮机出口旋流与尾水管涡带关系分析 被引量:13
8
作者 钟林涛 赖喜德 +1 位作者 廖功磊 张翔 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期40-46,共7页
为在设计过程中预测尾水管涡带,分析混流式水轮机转轮出口旋流与尾水管涡带之间关系,通过三维非定常雷诺时均值法对一个180 m水头段的混流式水轮机在三种典型工况下进行数值模拟分析,在数值模拟的基础上可视化尾水管涡带形状,并与模型... 为在设计过程中预测尾水管涡带,分析混流式水轮机转轮出口旋流与尾水管涡带之间关系,通过三维非定常雷诺时均值法对一个180 m水头段的混流式水轮机在三种典型工况下进行数值模拟分析,在数值模拟的基础上可视化尾水管涡带形状,并与模型试验的结果进行比较,验证模拟尾水管涡带方法的正确性。通过对典型工况下转轮出口速度、出口旋流数和涡带形状等来分析转轮出口旋流与尾水管涡带的关系,同时分析在尾水管锥段内旋流数轴向变化规律。结果表明:转轮出口旋流数随运行流量减小而增大,当转轮出口旋流数大于临界值时,尾水管内形成螺旋形涡带及低速区与回流;旋流数小于临界值时,尾水管内无明显涡带产生。 展开更多
关键词 涡带 旋流 转轮 混流式水轮机
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空腔危害水力机械稳定性理论Ⅲ——空腔对尾水管涡带压力脉动的影响和作用 被引量:13
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作者 徐洪泉 孟晓超 +2 位作者 张海平 朱雷 陈莹 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期204-208,共5页
本文首先介绍了水轮机尾水管涡带压力脉动的研究现状及重要性,从涡旋流的特性入手分析了涡带空腔的产生机理及和转轮出口环量之间的关系,论证了涡带偏心距和蜗壳、固定导叶及尾水管之间的基本关系,并通过空腔尺寸的大小分析对原模型涡... 本文首先介绍了水轮机尾水管涡带压力脉动的研究现状及重要性,从涡旋流的特性入手分析了涡带空腔的产生机理及和转轮出口环量之间的关系,论证了涡带偏心距和蜗壳、固定导叶及尾水管之间的基本关系,并通过空腔尺寸的大小分析对原模型涡带压力脉动相似性进行了比较深入的探讨。 展开更多
关键词 水力机械 空腔 尾水管 涡带 偏心距 偏心力
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灯泡贯流式水轮机尾水管流动特性分析 被引量:8
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作者 敏政 李秋桐 +3 位作者 李琪飞 张毅鹏 李正贵 邓育轩 《中国农村水利水电》 北大核心 2016年第1期152-157,共6页
采用基于气泡动力学的两相流方程 ,对灯泡贯流式水轮机进行全流场的非定常湍流数值模拟 ,计算了在大流量工况下水轮机内部发生空化时的能量特性和尾水管内涡带的演变特点.计算结果表明 :当水轮机在大流量下运行时 ,尾水管会出现“柱状... 采用基于气泡动力学的两相流方程 ,对灯泡贯流式水轮机进行全流场的非定常湍流数值模拟 ,计算了在大流量工况下水轮机内部发生空化时的能量特性和尾水管内涡带的演变特点.计算结果表明 :当水轮机在大流量下运行时 ,尾水管会出现“柱状”空腔涡带 ,随着时间的变化 ,空化涡带体积发生大幅度增加 ,在涡带尾部有“环形水跃”现象出现 ,此时在尾水管内壁处压力脉动也随之增大 ;在不同的空化系数下 ,压力脉动从转轮出口处开始增加 ,由于空泡的体积波动主要发生在尾水管内 ,因而压力脉动振幅在尾水管内达到最大 ,压力脉动会沿着尾水管向下游传播 ,逐渐减小 ;尾水管内压力脉动以低频为主 ,涡带主频为转频 ,其余频率由涡带公转产生的以2~5倍主频的次频. 展开更多
关键词 灯泡贯流式水轮机 涡带 空化 尾水管 压力脉动
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射水减弱混流式水轮机尾水管内压力脉动的数值模拟 被引量:7
11
作者 李章超 常近时 辛喆 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期53-57,共5页
选用RNG k-ε湍流模型,对一台混流式模型水轮机在部分负荷工况下的流动进行了全流道三维瞬态湍流数值模拟。数值计算结果与模型试验结果进行了比较,成功预测了水轮机尾水管内压力脉动的幅值与频率特性。从混流式水轮机泄水锥处向尾水管... 选用RNG k-ε湍流模型,对一台混流式模型水轮机在部分负荷工况下的流动进行了全流道三维瞬态湍流数值模拟。数值计算结果与模型试验结果进行了比较,成功预测了水轮机尾水管内压力脉动的幅值与频率特性。从混流式水轮机泄水锥处向尾水管内射水可减弱尾水管内低频压力脉动,对射水后水轮机内的流动进行了数值模拟。计算结果表明,通过射水可以有效减弱尾水管内的压力脉动,减小压力脉动幅值。随着射水量的增加,压力脉动幅值减小更加明显,但是同时会导致水轮机效率的下降。为了尽可能大的减小压力脉动幅值,并兼顾水轮机效率,建议选择0.03~0.05倍该工况流量的射水量。此时,水轮机压力脉动幅值降低明显,而水轮机效率下降不大。 展开更多
关键词 混流式水轮机 涡带 压力脉动 射水
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灯泡贯流式水轮机增减负荷动态特性分析
12
作者 赵亚萍 赵晨 +2 位作者 秦笛舸 郑小波 郭鹏程 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期99-108,F0003,共11页
水轮机频繁经历变负荷工况转换过程,使得机组在较短时间内工作参数急剧变化,严重影响电站稳定运行。该研究以某贯流式水轮机为研究对象,在考虑自由液面和水体重力的情况下,采用动网格技术对贯流式水轮机相同出力范围下的减、增负荷过渡... 水轮机频繁经历变负荷工况转换过程,使得机组在较短时间内工作参数急剧变化,严重影响电站稳定运行。该研究以某贯流式水轮机为研究对象,在考虑自由液面和水体重力的情况下,采用动网格技术对贯流式水轮机相同出力范围下的减、增负荷过渡过程的动态特性进行分析。研究结果表明:由于增负荷和减负荷过渡过程的起始工况导致起始流动状态不同,因此在相同出力时,机组内的流动分布不同,减负荷过程尾水管内的涡流面积及强度明显小于增负荷工况,且尾水管涡带尺度也明显小于增负荷过程;相比于增负荷过程,减负荷过程中转轮叶片大范围的低压区极易引发空化;机组内的水压力脉动主要以尾水管涡带引起的0.1f_n(f_n为转频)低频压力脉动和转轮的旋转引起3f_n的高频压力脉动为主,增负荷过程的压力脉动幅值明显大于减负荷过程,两种压力脉动共同作用,使得贯流式水轮机主要振动区域集中于转轮。研究结果对贯流式水轮机的设计与运行具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 数值模拟 振动 压力脉动 增减负荷过渡过程 涡带 水轮机
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贯流式水轮机转轮偏心对尾水管涡带的影响
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作者 吴延昭 朱迪 +2 位作者 陶然 魏志聪 肖若富 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2369-2374,共6页
贯流式水轮机被广泛应用于低水头电站的开发中,由于转轮叶顶间隙的存在,其安装会出现偏心的情况。而转轮对于尾水管涡带的形成与发展具有重要的影响。因此本研究通过数值模拟方法,分析了不同偏心距对涡带涡旋结构和能量耗散的影响。研... 贯流式水轮机被广泛应用于低水头电站的开发中,由于转轮叶顶间隙的存在,其安装会出现偏心的情况。而转轮对于尾水管涡带的形成与发展具有重要的影响。因此本研究通过数值模拟方法,分析了不同偏心距对涡带涡旋结构和能量耗散的影响。研究结果表明,转轮偏心会对涡带的扩张程度产生明显的影响,但是对涡带的长度影响不大,同时其会破坏尾水管中熵产率高值区的范围和结构,使高值区的中心愈发偏离轴心,造成能量耗散的不稳定。 展开更多
关键词 贯流式水轮机 转轮偏心 涡带 熵产率
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尾水管内气液两相流动测量
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作者 李金凤 陈武光 +4 位作者 张正川 徐用良 李开盈 尹俊连 王德忠 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1188-1200,共13页
当水轮机在部分负荷工况下运行时,尾水管内会形成不稳定的螺旋涡带流动,导致严重的流量不平衡,进而影响系统动态特性.获取尾水管内完整的气液两相流动,是分析涡带生成和发展机理从而对其进行有效控制的基础.为此,本文突破传统测量技术... 当水轮机在部分负荷工况下运行时,尾水管内会形成不稳定的螺旋涡带流动,导致严重的流量不平衡,进而影响系统动态特性.获取尾水管内完整的气液两相流动,是分析涡带生成和发展机理从而对其进行有效控制的基础.为此,本文突破传统测量技术在气液两相流测量中的局限性,结合粒子图像测速和脉冲阴影技术,同步测量液相速度场和两个垂直方向的涡带形态.分析不同涡带形态的演化过程,进一步通过图像处理获取螺旋涡带的直径和空间信息,实现单螺旋涡带的三维重建,得到单螺旋涡带清晰的三维形态和旋转进动过程.最后对尾水管内呈现单螺旋涡带时的液相速度场进行分析,并将液相速度场与涡带的三维形态进行空间关联分析.实验研究表明:尾水管内涡带呈现单螺旋、双螺旋、气芯堆叠3种形态的不稳定循环流动演化,单螺旋涡带局部一分为二时,会转化为双螺旋涡带;单螺旋涡带局部螺旋升角不断减小时,会发生涡带堆叠破裂;尾水管内呈现单螺旋涡带时,涡带整体随液相主流绕中心轴线旋转进动,同时涡带自身局部存在绕某一轴线的旋转,涡带形态的螺旋旋向与整体旋转进动的螺旋旋向相反.流动根据轴向速度分为外围主流区和中心滞止区两部分,主流区和滞止区之间的剪切层卷起形成旋涡,液相旋涡的位置决定了螺旋涡带的空间形态. 展开更多
关键词 尾水管涡带 气液两相流 粒子图像测速 脉冲阴影 涡带三维重建
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尾水管壁面加鳍对混流式水轮机压力脉动的影响 被引量:6
15
作者 张锐志 西道弘 罗先武 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期788-795,I0003,共9页
为了抑制混流式水轮机在部分负荷工况下的压力脉动,在尾水管直锥段设置鳍片是一种可取的工程措施。本文基于数值模拟方法细致考察了设置鳍片对混流式水轮机尾水管内部流动及压力脉动的影响。结果表明:鳍通过改变鳍周围的速度和压力分布... 为了抑制混流式水轮机在部分负荷工况下的压力脉动,在尾水管直锥段设置鳍片是一种可取的工程措施。本文基于数值模拟方法细致考察了设置鳍片对混流式水轮机尾水管内部流动及压力脉动的影响。结果表明:鳍通过改变鳍周围的速度和压力分布,并作用于涡的演变过程,进而影响尾水管中的涡带运动和压力脉动。在非空化工况下,鳍表面产生的附鳍小涡带起到稳定压力场的作用,降低了尾水管直锥段的压力脉动;而附鳍小涡带与主流区涡带的相互作用则恶化了尾水管弯肘段的流动,反而使得弯肘段压力脉动略微回升;在空化工况下,尾水管壁面加鳍显著降低涡带规模和空泡体积,使得尾水管的压力脉动得到明显削弱。 展开更多
关键词 尾水管 压力脉动 涡带 空化
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基于涡分析的贯流式水轮机尾水管流动分析 被引量:5
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作者 彭笙洋 李正贵 +5 位作者 李新锐 柴芯 刘德有 赵永智 刘小兵 王维军 《武汉大学学报(工学版)》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期679-685,共7页
为了研究贯流式水轮机尾水管的内部流动情况,基于正则化螺旋度方法和流线分析涡和涡带,对贯流式水轮机小流量、额定流量和大流量进行非定常计算,对比分析了3个工况下尾水管内部的流动特征。研究表明:小流量工况下,水轮机尾水管内存在一... 为了研究贯流式水轮机尾水管的内部流动情况,基于正则化螺旋度方法和流线分析涡和涡带,对贯流式水轮机小流量、额定流量和大流量进行非定常计算,对比分析了3个工况下尾水管内部的流动特征。研究表明:小流量工况下,水轮机尾水管内存在一个与转轮旋转方向一致的螺旋状涡带,大流量工况下,水轮机内存在一个与转轮旋转方向相反的螺旋状涡带,且2种工况涡带都按一定周期演变。在小流量工况下,涡带周期运动持续到尾水管的中后位置,在大流量工况下,涡带周期运动在尾水管的前中部位置。根据正则化螺旋度方法分析得出在小流量工况下,涡带导致尾水管壁面两侧出现的涡旋旋转方向相反;比较正则化螺旋度方法和流线分析得出,正则化螺旋度方法分析涡旋的位置和范围比流线分析更加准确;2种偏工况下的涡带形态和发展类似,但大流量工况对应的阈值更大,表明该工况对应的尾水管流态更紊乱。 展开更多
关键词 贯流式水轮机 涡量 涡旋 涡带
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Three-Dimensional Simulation of Unsteady Flow in a Model Francis Hydraulic Turbine 被引量:4
17
作者 邵奇 刘树红 +2 位作者 吴玉林 吴伟章 陶星明 《Tsinghua Science and Technology》 SCIE EI CAS 2004年第6期694-699,共6页
For Francis hydraulic turbines, unsteady flow caused by vortex ropes in the draft tube leads to a problem of stability in operation. The unsteady flow field of a model Francis hydraulic turbine was simulated under par... For Francis hydraulic turbines, unsteady flow caused by vortex ropes in the draft tube leads to a problem of stability in operation. The unsteady flow field of a model Francis hydraulic turbine was simulated under part-load operation. A sliding mesh model was used to calculate a time-accurate solution for the strong rotor-stator interactions between the runner and guide vanes, and the draft tube. Based on three-dimensional incompressible Reynolds averaged Navier-Stokes equations and on a renormalization group k-?turbulence model, spatial discretization was obtained by using the finite volume method with unstructured grid elements, and a second order fully implicit scheme was applied for time. Pressure fluctuations in the draft tube were recorded and analyzed via a fast Fourier transform calculation. The results were compared with the experimental data, and show that the vortex rope in the draft tube and the induced pressure fluctuations are well simulated. 展开更多
关键词 computer simulation rotor-stator interaction unsteady flow vortex rope Francis hydraulic turbine
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Influence of upstream disturbance on the draft-tube flow of Francis turbine under part-load conditions 被引量:2
18
作者 陈婷 郑祥豪 +1 位作者 张宇宁 Shengcai Li 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2018年第1期131-139,共9页
Owing to the part-load operations for the enhancement of grid flexibility, the Francis turbine often suffers from severe low-frequency and large-amplitude hydraulic instability, which is mostly pertinent to the highly... Owing to the part-load operations for the enhancement of grid flexibility, the Francis turbine often suffers from severe low-frequency and large-amplitude hydraulic instability, which is mostly pertinent to the highly unsteady swirling vortex rope in the draft tube. The influence of disturbances in the upstream(e.g., large-scale vortex structures in the spiral casing) on the draft-tube vortex flow is not well understood yet. In the present paper, the influence of the upstream disturbances on the vortical flow in the draft tube is studied based on the vortex identification method and the analysis of several important parameters(e.g., the swirl number and the velocity profile). For a small guide vane opening(representing the part-load condition), the vortices triggered in the spiral casing propagate downstream and significantly affect the swirling vortex-rope precession in the draft tube, leading to the changes of the intensity and the processional frequency of the swirling vortex rope. When the guide vane opening approaches the optimum one(representing the full-load condition), the upstream disturbance becomes weaker and thus its influences on the downstream flow are very limited. 展开更多
关键词 Francis turbine vortex identification method instability vortex rope part-load condition swirl number
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巨型混流式水轮机尾水管涡带CFD研究 被引量:1
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作者 周玉国 王浩博 +7 位作者 董钟明 李秘 王彦龙 邹双喜 邹顺 周大庆 于安 郭俊勋 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2023年第12期87-95,共9页
本文结合SST k-ω湍流模型,建立水轮机全流道三维数值模拟方法,探究巨型混流式水轮机在低水头不同负荷工况下尾水管内部涡带形成机理及压力脉动变化规律。研究结果表明:在低负荷工况下,尾水管进口主流在转轮出口正向速度环量的作用下,... 本文结合SST k-ω湍流模型,建立水轮机全流道三维数值模拟方法,探究巨型混流式水轮机在低水头不同负荷工况下尾水管内部涡带形成机理及压力脉动变化规律。研究结果表明:在低负荷工况下,尾水管进口主流在转轮出口正向速度环量的作用下,易形成偏心螺旋状涡带,其旋转方向与转轮一致,此时尾水管内部可监测到主频为0.17倍转频(1.85 Hz)的低频压力脉动。而随着机组过流量增加,尾水管直锥段出现与转轮运动方向相反的涡带分布,并伴随着以2.16倍转频为主的高频压力脉动现象。通过比较不同泄水锥结构的计算结果,延长泄水锥结构可以抑制部分工况下螺旋状涡带的产生,使得尾水管内部主频压力脉动幅值减弱近45.9%。 展开更多
关键词 数值模拟 混流式水轮机 尾水管 涡带 压力脉动
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基于数值仿真的轴流定桨水轮机尾水涡带抑制措施研究 被引量:1
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作者 葛延 吴焕宇 +5 位作者 曾崇济 刘鑫 张伟利 白皓 苗大庆 罗永要 《大电机技术》 2023年第5期70-76,共7页
本文以轴流定桨水轮机为研究对象,设计了两种可以抑制尾水涡带的补气措施。采用基于气液两相流的定常数值仿真计算,选取偏负荷典型工况进行了不同补气比条件下的仿真试验。研究发现采用尾水管短管补气只能消除部分尾水涡带,而采用泄水... 本文以轴流定桨水轮机为研究对象,设计了两种可以抑制尾水涡带的补气措施。采用基于气液两相流的定常数值仿真计算,选取偏负荷典型工况进行了不同补气比条件下的仿真试验。研究发现采用尾水管短管补气只能消除部分尾水涡带,而采用泄水锥中心孔补气可以较为完全地抑制尾水涡带的产生。但同时发现从泄水锥中心孔补入的气体会影响尾水管过流,造成蜗壳入口处的流量下降约3.5%。本研究可进一步丰富补气对轴流定桨式水轮机尾水涡带抑制效果的仿真数据和试验理论。 展开更多
关键词 轴流定桨水轮机 尾水管 数值仿真 涡带 补气 抑制措施
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