收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水力机械空化数值计算与试验研究

占梁梁  
【摘要】: 随着国民经济的高速增长,水力机械行业也逐渐步入了黄金阶段。一批批大型工程的不断上马,对水力机械各方面的性能也提出了更高的要求。其中效率、空化和稳定性是三个最为传统也是最为重要的性能指标。效率关系到对能量的利用,空化关系到机组的运行寿命,而稳定性则关系到机组能否安全、正常地运行。实际上这三个性能指标并不是独立的,其间联系紧密。从水力机械的效率、稳定性和空化性能这三个研究领域目前所发表的成果来看,空化领域的相关成果最少,其研究最为困难,所得成果与实际需要之间的差距也最大。造成这个现象的原因,在于空化现象本身的复杂性以及测量的困难。虽然对空化发生的机理,影响空化发展的因素以及空蚀破坏的基本规律进行了大量的研究,也取得了相当多的进展,但这些研究成果基本是定性的分析或粗略的定量分析,在空化的准确定量分析方面,近半个世纪以来都没有取得突破性的进展。随着越来越多巨型机组的投产,转轮相对强度的下降,空化问题已严重地影响着转轮的使用寿命和机组运行稳定性,其再一次引起人们的广泛关注。 一直以来,对水力机械空化问题的研究主要通过模型试验进行,该方法受限于空化的比尺效应及试验条件的限制,并不能准确地反应原型中空化的初生、发展及溃灭情况,存在着很大的局限性。本文采用了空化数值模拟、模型试验、现场试验等多种研究手段,对水力机械领域常见的研究对象(翼型、泵和水轮机)的空化问题做了详细地研究,力求较全面地反应当前水力机械空化研究领域的热点及前沿问题。这从目前已发表的国内外研究来看尚属首次。 论文首先对空化的基本理论、空化数值模拟及空化现场监测的现状做了简要地说明,详细地论述了空化比尺效应问题。对空化数值模拟与模型试验做了简要地比较,并举例说明了空化数值模拟在生产的应用。介绍了目前空化数值模拟中最为常用的两个空化模型,空化界面自适应模型和VOF模型,并对其做了比较,指出采用VOF模型能更合理地模拟空化现象。 翼型绕流是水力机械流动方式的基础。本文结合翼型标准数据及其试验数据,对多种常见紊流模型在翼型空化计算上的效果做了详细地比较。分析结果表明SST模型在翼型的能量和空化数值计算上较目前其它常用的模型有着明显的优势。该研究为今后水力机械空化数值模拟在紊流模型的选择方面提供了参考。 水力机械设计过程中,初生空化余量的确定一直是个难点。通常的办法是通过模型空化试验求得临界空化余量,在此基础上在通过经验系数加以修正。实际运行表明在很多情况按该方法设定空化余量的水力机械设备空蚀情况非常严重。采用空化数值模拟可直观地反映水力机械中空化的发生与发展情况,较准确地判断空化的初生余量。轴流泵的空化研究表明,虽然空化数值模拟所求得的空化临界余量较试验值低,但空化初生余量远大于试验所求得的空化初生余量。这一点在水力机械空化性能的合理判断上尤为有用。 为了验证非定常计算能否定量地分析轴流转桨式机组的水力稳定性问题,本文通过采用SST紊流模型对同一水头多工况下轴流转桨式水轮机进行非定常数值模拟,并将计算所求得的尾水压力脉动与现场实测结果进行比较,得出数值模拟可对水力机械的实际运行过程做定量的分析。 水力机械空化研究中,间隙空化问题已经越来越引起研究者的关注。为了避免在全流道中分析间隙空化问题所导致的网格数量急剧增加的问题,本文提出了一种间隙空化模拟的简化方式,计算表明,该方式可以相对准确地模拟间隙处的空化情况。 水轮机现场空化监测一直是水电厂急需解决的问题。作者在这方面做了一些初步的尝试,采用所开发的空化声振信号采集系统对水轮机现场空化信号进行采集,并对其做了分析。试验结果表明,该系统能准确地采集到空化信号。通过分析该系统所采集数据还可以对水轮机运行工况提出合理化建议。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 武越;;合建式取水泵站在石化生产中的应用[J];炼油与化工;2011年04期
2 邵杰;吴瑜;吴玉林;;半开式离心泵叶轮内部流场的DES模拟[J];水力发电学报;2011年04期
3 陈祖文;;解析法在增容改造工程中的运用[J];水力发电学报;2011年04期
4 杨敏;王福军;戚兰英;高江永;;流固耦合界面模型及其在水力机械动力学分析中的应用[J];水利学报;2011年07期
5 张蓉生;刘泽;王立闯;张友才;;基于Delaunay三角网剖分的水轮机综合特性曲线数据插值[J];水力发电学报;2011年04期
6 赵伟国;邵雪明;李伟;;基于BEM理论的水平轴海流机设计[J];水力发电学报;2011年04期
7 杨建东;赵琨;李玲;吴鹏;;浅析俄罗斯萨扬-舒申斯克水电站7号和9号机组事故原因[J];水力发电学报;2011年04期
8 刘亮;陈黄骞;吕伟;;水力空化技术及其对压载水的预处理[J];船舶;2011年04期
9 陈莹;孟晓超;张海平;张建光;马兵全;;高扬程大功率离心泵浑水模型试验研究[J];水泵技术;2011年04期
10 李凌航;;气压法在小直径盾构隧道施工中的应用[J];地下工程与隧道;2011年02期
11 杨栗晶;安源;王幼青;韩凤琴;久保田乔;;反转双涡轮机械非定常流动与干涉控制[J];排灌机械工程学报;2011年04期
12 赖泽华;;凤台电厂补给水泵房大型沉井施工[J];水利建设与管理;2011年06期
13 朱正伟;夏洲;;超声波流量计在南水北调东线泗阳站的应用[J];水电自动化与大坝监测;2011年04期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 ;前言[A];水电设备的研究与实践——第十七次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2009年
3 陶喜群;;抽水蓄能机组国产化的研究[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
4 谌洪江;徐林森;;水轮机筒形阀在光照水电站的应用[A];南方十三省(区、市)水力发电工程学会联络会暨学术交流会论文集[C];2009年
5 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
6 汤隆;叶长红;帅戍辉;;乌江渡发电厂剪断销非正常剪断原因分析[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
7 胡福祥;;白沙水电站水力机械新技术的应用[A];福建省科学技术协会第七届学术年会分会场——提高水力发电技术 促进海西经济建设研讨会论文集[C];2007年
8 孟晓超;张建光;张海平;徐国珍;陈莹;马兵全;;基于LabVIEW的水力机械模型性能测试系统[A];水电设备的研究与实践——第十七次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2009年
9 许建文;;龙桥水电站水力机械系统优化设计[A];热烈庆祝龙桥水电站提前发电论文集[C];2007年
10 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
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 占梁梁;水力机械空化数值计算与试验研究[D];华中科技大学;2008年
2 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
3 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
4 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
5 彭玉成;三峡电站左岸6号机组小开度工况异常振动研究[D];华中科技大学;2007年
6 史会轩;大型水轮机空化在线监测与分析——方法及应用研究[D];华中科技大学;2008年
7 刘梅清;梯级调水系统瞬变流分析及优化调度研究[D];武汉大学;2004年
8 李忠;轴流泵内部空化流动的研究[D];江苏大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邱华;水力机械状态检修关键技术研究[D];清华大学;2002年
2 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
3 胡荣霞;水力机械叶片翼型及转轮的数值模拟研究[D];河海大学;2007年
4 徐伟;新型节水钻探技术水力机械特性研究[D];中国地质大学;2008年
5 吕冬明;水力机械多功能试验台水力计算及控制系统[D];河海大学;2002年
6 MLAMLI MABULU;水利机械气蚀监测和优化方法研究[D];河海大学;2005年
7 张微;水力机械胶粘耐磨涂层的制备与性能的研究[D];湖南大学;2002年
8 李强;多级水力机械内部流场数值分析研究[D];河北工程大学;2011年
9 侯占忠;喷丸工艺的数值分析[D];华中科技大学;2006年
10 赵希枫;基于CFD技术改善离心泵内部空化性能的研究[D];兰州理工大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘晓华;苏尔寿在连建全球采购中心[N];大连日报;2007年
2 邱慧敏 张德遴;全国水轮泵八成出自尤溪“长波”[N];三明日报;2010年
3 水明;仿真:从实物到数学模型[N];解放日报;2001年
4 李楠;日立:全面推进中国节能事业[N];机电商报;2007年
5 王鸣琦 聂尔葆;技术与市场结合 机制与创新联姻[N];陕西日报;2001年
6 刘广全;为全面建设小康社会提供水利水电科技支撑和保障[N];人民政协报;2006年
7 彼洋;开发保护少数民族传统文化[N];中国社会科学院院报;2005年
8 黑璇;黑河黄藏寺水利枢纽项目建议书初审会议召开[N];黄河报;2006年
9 陆凯忠;技校生叫板“洋专家”[N];解放日报;2007年
10 记者 叶桂华通讯员 李国平 蒋娟;15项省级国际科技合作计划“开花结果”[N];泰州日报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978