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《中国农业大学》 2000年
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水轮机转轮流场计算及性能预测

周凌九  
【摘要】: 水力机械内部流场的准确模拟将使人们很好的预测各过流部件 (尤其是转轮)的综合特性,它节省开支、省时省力。因此,流场 计算成为研制性能优良的转轮的一个重要手段。长期以来,人们一 直在寻找有效和高精度的计算方法,使其能较准确地预测机组在较 大的运行范围内能量特性、汽蚀性能及稳定性,从而最大限度地减 少实验和模型加工等费用。 本文在比较修正的RNG k-ε模型及现实的k-ε模型在计算混流式转 轮时的特征的基础上,采用现实的k-ε模型,通过SIMPLEC方法,利 用有限体离散不可压N-S方程,计算了混流式水轮机在不同工况下 稳定流场;通过计算结果全面预测了包括偏工况的不同工况下的能 量特性,汽蚀特性等;并与实测数据进行了比较,深入分析了误差 来源,分析了计算方法的可靠性;在此基础上,进一步全面分析了 不同工况时的内部流动特征,对照实验所得的转轮外特性进行深入 分析,明确了特定的内部流态与特定的外部特性间的关系,为转轮 性能预测提供了更多的参考信息;同时分析了一些主要特征参数对 转轮外特性的影响,为转轮的优化设计提供了明确的指导。 另一方面,随着技术的发展,人们对水力机械的运行稳定性和振 动问题日益重视,这使水力机械内部不稳定流场计算十分必要。转 轮导叶间的流动互扰(RSI)引起的不稳定流就是问题之一。为此作 者选择研究水泵水轮机内由于RSI现象引起的不稳定流场的特征。 摘 要 首先,应用先进的“滑移网格技术”(sliding mesh)首次计算了包 含涡壳、固定导叶、活动导叶及叶轮在内过流通道内的不稳定流场, 以 填补了国内在这个研究领域的空白,为转轮性能预估增添了新的内 容:对不稳定流场的结果进行FFT 变换,获得压力记录点的压力脉 动频率,计算结果与实测结果吻合很好,计算成果表明,此项研究 已达世界先进水平;进一步通过不同模型不稳定流场计算考察了叶 片数对频率特征的影响,分析和探讨了出现一些有特征的中频信号 产生的原因;还通过计算考察了间距、固定导叶位置,活动导叶位 置及涡壳的对转轮内不稳定流场(尤其是频率特性)的影响,使我 们对 RS 现象有更深的认识。同时,本文方法也为求解水力机械其 他过流部件内的不稳定流场计算提供了有益的参考。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TK730.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 赵飞;刘小兵;宋文武;符杰;;灯泡混流式水轮机的全流场解析[J];西华大学学报(自然科学版);2006年05期
2 李连超,崔学明,常近时;湍流理论的发展及其在水轮机中的应用[J];水利水电技术;2002年10期
3 成立;刘超;;低扬程泵装置流动特性及水力性能研究进展[J];水利水电科技进展;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 宋文武;符杰;张青;;高水头贯流式水轮机的全流场解析[A];第十六次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 姚建林;气体钻井环空流场分析及岩屑对管柱的冲蚀特性研究[D];上海大学;2011年
2 肖若富;中比转速混流式水轮机内流场数值模拟及性能改善研究[D];华中科技大学;2004年
3 辛喆;混流式水轮机全部通流元件的三维湍流流场分析与性能预测[D];中国农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金阳;基于数值模拟的长短叶片混流式水轮机流场研究[D];昆明理工大学;2009年
2 胡秀成;基于CFD的长短叶片混流式水轮机研究[D];昆明理工大学;2008年
3 蒋敦军;基于内流场的水力透平性能预测及结构优化[D];兰州理工大学;2011年
4 李明;水轮机筒阀动水关闭过程的三维非定常数值模拟[D];天津大学;2011年
5 万天虎;考虑轮缘间隙的贯流式水轮机性能分析[D];西安理工大学;2006年
6 孙见波;基于数值试验的水轮机改造技术的研究[D];西华大学;2006年
7 冯俊豪;混流式水轮机转轮内部流场计算研究[D];兰州理工大学;2006年
8 丁思云;混流式水轮机内部流场三维紊流数值计算与性能分析[D];兰州理工大学;2007年
9 刘春梅;混流式水轮机转轮内部流动的CFD分析[D];西华大学;2006年
10 陈阿萍;卧式前轴伸泵装置的数值模拟及模型试验研究[D];扬州大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 Wei Shyy;;Multiphase fluid dynamics and transport processes of low capillary number cavitating flows[J];Acta Mechanica Sinica;2009年02期
2 ;Derivation of a second-order model for Reynolds stress using renormalization group analysis and the two-scale expansion technique[J];Acta Mechanica Sinica;2011年05期
3 李彦梅;徐英;张涛;李强;;单弯头安装条件对内锥流量计性能影响的仿真研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年02期
4 李彦梅;郭玉;江善和;张朝龙;吴文进;;扰流对大口径内锥流量计性能影响的仿真研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年03期
5 李国伟,蒋德明;内燃机多维燃烧模型的研究与发展[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1995年04期
6 姜毅;郝继光;傅德彬;;导弹发射过程三维非定常数值模拟[J];兵工学报;2008年08期
7 时素果;王国玉;权晓波;赵宇;;滤波器湍流模型在低温流体空化流动数值计算中的应用[J];兵工学报;2012年04期
8 李秋实,陆亚钧,李玲;对旋轴流风机的稳态流场数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2002年05期
9 黄宏艳;王强;;V形尾缘喷管流场与红外特性的数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2008年02期
10 周国忠,王英琛,施力田;搅拌槽内三维流动场的RNG k-ε数值模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年02期
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1 龙血松;彭向和;贾兴豪;;90°弯头内导流片的优化设计[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
2 朴英;单繁立;;超声速流动中湍流模型的适用性分析与修正方法研究[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年
3 邵奇;杨建明;刘树红;吴玉林;戴江;;三峡原型水轮机的非定常湍流计算和压力脉动分析[A];2003年大型水电机组技术研讨会论文集[C];2003年
4 高忠信;邓杰;张世雄;;三峡水轮机全流道三维流动数值模拟研究[A];水轮发电机组稳定性技术研讨会论文集[C];2007年
5 李琳;邱秀云;;浑水水力分离清水装置内水沙两相湍流特性研究[A];2008中国水力发电论文集[C];2008年
6 赵雪峰;茅泽育;;紊流数值模拟方法研究进展[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2008年
7 孙业华;徐其功;李庆祥;黄启明;;大跨度建筑风场效应数值预测[A];第十三届全国结构风工程学术会议论文集(下册)[C];2007年
8 卢敦清;钱若军;;湍流标准κ-ε模型研究概述[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年
9 杜广生;王德昌;周连第;;厢式货车井字型格栅法减阻节能的数值模拟[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年
10 成立;刘超;周济人;金燕;;泵站开敞式进水池三维流动数值模拟研究[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 邓锐;阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 黄燕;碟形越浪式波能发电装置的水动力性能研究[D];中国海洋大学;2010年
6 朱小林;胶粘物盘式热分散机理与能耗建模研究[D];华南理工大学;2010年
7 胡军强;气动—柴油混合动力发动机工作过程研究[D];浙江大学;2009年
8 倪建军;气流床气化炉及其辐射废锅内的多相流动、传热与熔渣行为研究[D];华东理工大学;2011年
9 胡英;混流式水轮机非定常紊流计算及性能预测研究[D];昆明理工大学;2008年
10 赵云;大功率调制气流声源的数值模拟与实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王发辉;基于FLUENT的干法磁分离机理的数值模拟[D];河南理工大学;2010年
2 胡海燕;等离子体喷涂射流的数值模拟[D];浙江理工大学;2010年
3 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年
4 马艳;导管螺旋桨的水动力性能分析与设计优化[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 陈林;仿生鳍在船舶减摇中的应用与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张哲衡;高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 章小松;大功率泥泵空化性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 位莎;船舶封闭式复合材料桅杆风载特性规律研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 吴曙亮;横向来流对等离子点火器点火区域的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 李洪珠;辨识室内颗粒污染源的CFD反问题建模[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赖喜德;大型X型混流式水轮机叶片五轴联动数控加工技术[J];兵工自动化;2001年03期
2 谢学纲;局部高剪切区中小尺度扰动的混沌行为[J];北京理工大学学报;1999年06期
3 许坤梅,张平;半封闭圆管冲击射流湍流换热数值模拟[J];北京理工大学学报;2003年05期
4 张贤斌;;混流式水轮机主要过流部件设计概要[J];长江工程职业技术学院学报;2006年04期
5 董刚,张九渊;固体粒子冲蚀磨损研究进展[J];材料科学与工程学报;2003年02期
6 倪传坤,周建中;基于SVD的水电机组轴心轨迹自动识别[J];水电自动化与大坝监测;2003年06期
7 何学民;筒阀的种类及运行情况[J];东方电气评论;1994年02期
8 林华;水轮机金属蜗壳的CAD软件开发[J];东方电气评论;1995年03期
9 贺永成;漫湾电站筒形阀动水关闭试验研究[J];东方电气评论;1997年04期
10 刘焕明;水轮机环列导水叶栅网格生成技术及应用[J];东方电气评论;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 靳卫华;李志鹏;沈宗沼;秦武;金志渊;余中华;;各种水轮机进口阀的结构特点及应用[A];第十六次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周晓泉;复杂边界条件下的三维紊流数值模拟研究[D];四川大学;2003年
2 杨昌明;轴流泵间隙流动数值模拟与试验研究[D];西南交通大学;2003年
3 肖若富;中比转速混流式水轮机内流场数值模拟及性能改善研究[D];华中科技大学;2004年
4 王海松;轴流泵CAD-CFD综合特性研究[D];中国农业大学;2005年
5 刘胜柱;水轮机内部流动分析与性能优化研究[D];西安理工大学;2005年
6 王林锁;抽水蓄能电站水力过渡过程调节控制研究[D];河海大学;2005年
7 辛喆;混流式水轮机全部通流元件的三维湍流流场分析与性能预测[D];中国农业大学;2005年
8 梁武科;水轮机优化设计与运行可靠性问题研究[D];西安理工大学;2006年
9 郑小波;水轮机过流部件的优化设计和振动特性分析[D];西安理工大学;2006年
10 郭鹏程;水力机械内部复杂流动的数值研究与性能预测[D];西安理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭鹏程;复杂边界通道内的三维紊流数值模拟[D];西安理工大学;2000年
2 李明安;HL240型水轮机转轮改型研究与应用[D];西安理工大学;2002年
3 吴广宽;自由曲面造型技术在水力机械研究中的应用[D];西安理工大学;2002年
4 孙雪岚;局部起旋器的流场特性研究[D];太原理工大学;2003年
5 侯乐毅;轴流压气机叶顶间隙流动研究[D];西北工业大学;2004年
6 覃延春;基于N-S方程的混流式水轮机性能预估[D];西安理工大学;2005年
7 谢艳芳;多相流混合模型应用于低含沙水流的数值模拟研究[D];西安理工大学;2005年
8 韩丹;双向贯流泵站进出水流道流场数值模拟[D];河海大学;2005年
9 徐峰;双向贯流泵数值模拟研究[D];河海大学;2005年
10 马文生;原型水轮机全流道计算及计算精度分析[D];中国农业大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 肖玉红;;混流式水轮机蜗壳·导叶及转轮内部水流的二维与三维数值模拟比较分析[J];安徽农业科学;2011年28期
2 蒋敦军;杨新星;杨小珍;;导叶对双流道水力透平机性能的影响[J];甘肃农业大学学报;2012年02期
3 向培林;彭小东;张海江;汪洋;;Delphi和MATLAB的混合编程在水轮机特性曲线处理中的应用[J];水电与新能源;2011年03期
4 郑莹;刘小兵;曾永忠;;基于CFD的混流式水轮机全流道三维数值模拟[J];水科学与工程技术;2008年06期
5 成立;刘超;;基于CFD技术的泵站进水池水力性能研究[J];河海大学学报(自然科学版);2009年01期
6 陈运杰;刘超;;基于面元法的轴流泵叶轮敞水性能紊流数值分析[J];河海大学学报(自然科学版);2010年04期
7 张双全;符建平;段开林;万鹏;;三峡水轮机尾水管涡带的CFD数值模拟[J];华中科技大学学报(自然科学版);2006年07期
8 罗伟文;郑时雄;黄振峰;包家福;;大型混流式水轮机转轮叶片裂纹及其成因分析[J];机械工程师;2006年08期
9 熊朝坤;张礼达;余波;严利;;微型管道式涡轮机的设计研究[J];水力发电;2009年03期
10 肖玉红;;混流式水轮机引水部件内部流动的二维数值模拟与三维模拟比较分析[J];水利科技与经济;2011年07期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 张人会;离心泵叶片的参数化设计及其优化研究[D];兰州理工大学;2010年
2 杨栗晶;反转双涡轮灯泡贯流水轮机设计及流动干涉控制[D];华南理工大学;2011年
3 石祥钟;液力变矩器内部三维流动数值模拟与特性预测方法研究[D];吉林大学;2005年
4 肖惠民;基于计算流体动力学的水轮机及水电站尾水系统数值研究[D];武汉大学;2005年
5 姬晋廷;轴流式水轮机转轮改造中的关键问题研究[D];西安理工大学;2009年
6 金燕;贯流泵内部流动的数值模拟与三维LDV测量研究[D];扬州大学;2010年
7 卢秀泉;调速型液力偶合器流固耦合与振动特性研究[D];吉林大学;2012年
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1 武宇琼;水轮机导水机构双列叶栅流动数值模拟及振动特性分析[D];昆明理工大学;2010年
2 王超;长短叶片混流式水轮机数值模拟及压力脉动分析[D];昆明理工大学;2010年
3 李高峰;含沙水中长短叶片水轮机内部流动的数值模拟[D];西华大学;2011年
4 崔利斌;基于CFD的大流量高全压叶轮机械开发设计与研究[D];大连理工大学;2011年
5 徐一鸣;断电事故下核主泵内流场数值模拟[D];大连理工大学;2011年
6 杜鑫;大型水电站隧洞开挖施工的三维数值模拟研究[D];西华大学;2010年
7 王飞;高比转速混流式水轮机水力模型开发方案研究[D];兰州理工大学;2011年
8 李永乐;离心式心脏泵流场数值计算与分析[D];兰州理工大学;2011年
9 蒋敦军;基于内流场的水力透平性能预测及结构优化[D];兰州理工大学;2011年
10 刘玉莹;水力透平转轮的水力设计方法研究及其内部流动的模拟[D];兰州理工大学;2011年
【相似文献】
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1 高忠信;陆力;;CFD技术在水力机械研究中的应用[J];中国水利;2008年21期
2 廖翠林;王福军;;X型叶片水轮机转轮流场的数值模拟[J];水力发电学报;2008年03期
3 龙斌;龙丽;;猴场水电站水轮机选型及抗磨蚀措施[J];贵州水力发电;2009年06期
4 刘树红;杨魏;吴玉林;单庆臣;周大庆;张梁;;贯流式水轮机三维定常湍流计算及改型设计[J];水力发电学报;2007年01期
5 陈国福,李玉华;离心压缩机性能预测试验研究——不同工质试验结果分析[J];流体机械;1987年10期
6 陈惠苏,孙伟;多元水泥基系统的性能预测及配比设计初探[J];混凝土与水泥制品;2000年05期
7 王思昭;材料性能的建模方法[J];北京工业大学学报;2002年02期
8 赵胜利,刘燕;基于RBF网络的商品混凝土强度预测分析[J];计算机工程;2005年18期
9 张学静,李德明;用CFD数值计算预测多级离心泵性能[J];水泵技术;2005年05期
10 张洪霞;杨劲虎;高雪峰;;直喷式柴油机的循环模拟计算[J];中国农机化;2006年03期
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1 梁卫;;乌江渡发电厂水轮机转轮叶片裂纹分析及补强处理[A];四川、贵州、云南三省水电厂(站)机电设备运行技术研讨会论文集[C];2010年
2 梁武科;;水轮机内部流动数值模拟技术的发展与应用现状[A];水轮机抗磨蚀技术研讨会论文集[C];2006年
3 李远华;刘梅清;王福军;蒋劲;于波;汤方平;王洪运;刘志勇;;水力机械学科发展[A];水利学科发展报告:2007—2008[C];2008年
4 黄源芳;刘洁;;浅淡对原型水轮机的研究方法[A];第十六次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2007年
5 周昊;;大型混流式水轮机稳定性研究及对策[A];纪念贵州省水力发电工程学会成立20周年论文选集[C];2005年
6 李书奇;张俊跃;;两区模型离心压气机性能预测方法研究[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
7 田娜;井晓天;卢正欣;陈永刚;;Ml_αMm_(1-α)Ni_5贮氢合金的结构与贮氢性能预测[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
8 杨魏;刘树红;吴玉林;单庆臣;;贯流式水轮机流动计算和性能预测[A];中国水力发电工程学会灯泡贯流式机组专业委员会第一届年会论文集[C];2005年
9 张结太;王继宗;;预测混凝土性能的神经网络模型[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
10 张勤河;张建华;毕进子;任升峰;;气中放电加工性能预测及加工参数优化仿真系统[A];第十届全国特种加工学术会议论文集[C];2003年
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1 记者 王亚丽;DNV新推石化行业性能预测软件[N];中国化工报;2009年
2 王小庆;Intel公布安腾2性能预测[N];中国电子报;2002年
3 记者 金荣生;鞍钢成功浇注世界最大发电水轮机转轮上冠[N];辽宁日报;2011年
4 杨凤山 陈勇;世界最大水轮机转轮吊装成功[N];中国水利报;2003年
5 记者:向杰;材料奥妙一算解窍[N];科技日报;2006年
6 余小波;水轮机转轮裂纹问题有望解决[N];中国工业报;2004年
7 许华;东电昨发运三峡地下电站一号水轮机转轮[N];中国工业报;2010年
8 宋乃奎;瀑布沟水电站五号水轮机转轮吊装成功[N];雅安日报;2009年
9 郑纬民;高性能计算机的性能评测[N];计算机世界;2006年
10 西南证券研发中心 张鹏;国家对哪些项目给予支持[N];中国经营报;2001年
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1 周凌九;水轮机转轮流场计算及性能预测[D];中国农业大学;2000年
2 郭鹏程;水力机械内部复杂流动的数值研究与性能预测[D];西安理工大学;2006年
3 辛喆;混流式水轮机全部通流元件的三维湍流流场分析与性能预测[D];中国农业大学;2005年
4 姬晋廷;轴流式水轮机转轮改造中的关键问题研究[D];西安理工大学;2009年
5 何芳;三维编织超高分子量聚乙烯纤维/碳纤维混杂复合材料性能研究[D];天津大学;2006年
6 王宏强;目标融合跟踪技术及性能预测研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
7 牟介刚;离心泵现代设计方法研究和工程实现[D];浙江大学;2005年
8 吴荣腾;并行计算系统的负载平衡算法与并行执行时间预测[D];天津大学;2008年
9 卢碧红;虚拟数控车削加工精度预测系统研究[D];大连铁道学院;2003年
10 肖惠民;基于计算流体动力学的水轮机及水电站尾水系统数值研究[D];武汉大学;2005年
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1 李祥;基于机器学习的性能预测方法[D];浙江大学;2010年
2 陈利;大功率高速混流泵流动模拟与结构优化[D];浙江大学;2006年
3 李华;基于水力损失模型的汽车水泵性能预测的研究[D];上海交通大学;2012年
4 陈凯;红外成像系统野外鉴别性能预测新方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
5 邱华;水力机械状态检修关键技术研究[D];清华大学;2002年
6 孔令剑;应用神经网络预测织物热湿传递性能[D];苏州大学;2004年
7 李明安;HL240型水轮机转轮改型研究与应用[D];西安理工大学;2002年
8 刘春宝;基于W305液力变矩器的系列化研究[D];吉林大学;2006年
9 杨年浩;疏浚泥泵叶轮参数化设计及泥泵性能预测[D];河海大学;2006年
10 曾宪湘;部分流泵内部流场模拟及结构优化设计[D];兰州理工大学;2009年
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