教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NETC-10-0784)
- 作品数：9 被引量：66H指数：5
- 相关作者：唐学林王福军吴玉林贾玉霞李小芹更多>>
- 相关机构：中国农业大学清华大学河海大学更多>>
- 发文基金：教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：农业科学动力工程及工程热物理机械工程交通运输工程更多>>
- 抽水蓄能电站中球阀协同导叶关闭的水力瞬变过程控制方式被引量：10
- 2014年
- 为了降低抽水蓄能机组水轮机工况甩负荷时蜗壳压力上升值和压力脉动值,应用了球阀协同导叶关闭的流量控制方式。于2012年在蒲石河大型抽水蓄能电站,进行了水轮机工况甩负荷过渡过程球阀参与导叶控制方式的现场试验。针对这一流量控制方式,利用内特性法预测了在甩负荷过渡过程中各动态参数的瞬变规律,预测的机组转速上升最大值与试验值的相对误差为2.11%,预测的蜗壳压力上升最大值与试验值的相对误差为0.74%,从而验证了内特性方法的合理性;同时证明,只要合理地选择导叶与球阀的控制规律,即可显著改善水泵水轮机装置水轮机工况甩负荷过渡过程的动态品质,降低抽水蓄能电站引水系统的水压上升值。
- 李小芹常近时李长胜陈鹏唐学林
- 关键词：水力瞬变甩负荷球阀
- 灯泡式贯流泵空化流的数值研究和性能预测被引量：3
- 2013年
- 采用RNG k-ε湍流模型、完全空化模型对低扬程灯泡式贯流模型泵设计工况下的空化流动进行全流道数值计算,并预测其汽蚀性能曲线.选择包括空化开始出现、临界汽蚀余量点、空化严重时6个工况比较分析贯流泵内部空化流动的发展情况.计算获得了不同汽蚀余量时灯泡式贯流模型泵叶轮叶片吸力面静压、气体体积分数分布以及不同轴截面上的气体体积分数分布.计算结果表明:在给定的计算流量条件下,空化发生初期,空化发生在叶轮叶片吸力面的进口边,随着有效汽蚀余量的降低,预测了叶轮流道内的空化区域的演变,这些现象将会影响贯流泵的能量特性;在给定流量的其他空化条件下,当汽蚀余量为0.81 m时,Z=-20 mm横截面上的气体体积分数超过10%的区域占据了Z=-20 mm横截面进口流道的1/3,此时大量气泡严重堵塞叶轮流道.该灯泡式贯流泵空化流动的所有计算成果都可以被用来优化贯流泵的水力与结构设计.
- 唐学林黄微王福军吴玉林刘竹青
- 关键词：湍流湍流模型汽蚀特性
- 贯流泵内部湍流流动及叶轮流固耦合特性被引量：11
- 2013年
- 基于RNG k-ε湍流模型,应用Ansys Workbench软件,对前置竖井式贯流泵内部湍流流动和结构静应力进行数值分析.模拟显示不同工况下泵的外特性曲线和试验值总体变化趋势一致,模拟的扬程比试验值稍高,效率稍低,但误差都保持在10%内;除出水流道隔断前部外,贯流泵整个流道流态均匀;出水流道前段的螺旋线分布的流线表明,水流在经过导叶后存在未回收的速度环量;在设计工况下,压力最小值出现在吸力面靠近进口边,此处最易导致空化.进一步采用单向流固耦合方法,对叶轮在不同工况下的静应力和总变形量进行分析,结果表明:设计工况下,叶轮的最大等效应力出现在叶片压力面和轮毂相交处,叶轮变形的总位移随着半径增大而不断增大,最大变形量出现在轮缘附近.计算结果将为贯流泵的优化设计提供一定参考.
- 唐学林贾玉霞王福军周大庆肖若富吴玉林刘竹青
- 关键词：贯流泵流固耦合外特性结构应力
- 泵站前池水沙流的数值模拟被引量：10
- 2011年
- 针对泵站前池内的水沙流动,基于格子Boltzmann方法和大涡模拟思想,建立了二维浅水LBM-BGK模型和泥沙数学模型的联合计算模式,进行了水沙流的数值模拟研究.介观LBM-BGK模型采用了LES的亚格子尺度应力SGS模式模拟二维浅水方程,宏观二维平面泥沙数学模型包括悬沙输运方程、河床变形方程、水流的挟沙力公式等.水流与悬沙之间的求解方法采用非耦合解模式,即先求解出水流运动控制方程,再求解泥沙输运方程,推求前池底部的冲淤变化.最后,成功地模拟了泵站前池水沙流的流速分布、水深变化和旋涡的位置和尺寸,以及泥沙的冲淤变化,流速计算结果与试验结果比较吻合.计算结果表明:此联合计算模式在一定程度上客观地、较好地重演了前池内水流的基本流态以及泥沙的冲淤变化.
- 唐学林王武昌王福军黎耀军
- 关键词：泵站前池格子BOLTZMANN方法大涡模拟二维浅水方程泥沙数学模型
- 潜水轴流泵内部流场压力脉动的数值模拟被引量：10
- 2014年
- 流场压力脉动对轴流泵的运行稳定性具有重要影响,为了准确分析潜水轴流泵的压力脉动特性,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对ZQA系列潜水轴流泵进行了全流道三维流动数值模拟和压力脉动分析.计算结果表明:轴流泵的扬程、功率、效率等外特性计算结果与试验结果基本吻合;轴流泵内部叶轮进口截面压力脉动幅值最大,泵内的压力脉动的主要频率与叶片通过频率相同,导叶后的脉动以低频为主,叶片表面从轮毂到轮缘压力脉动低频成分逐渐减少;在叶片工作面,压力脉动的幅值从轮缘到轮毂逐渐减小,从叶轮进口到出口逐渐增大.叶片进水边轮缘处压力脉动的幅值是轮毂处的1.22倍.在叶片背面,叶片进水边轮缘处压力脉动的幅值是轮毂处的1.77倍,出水边轮缘处压力脉动的幅值是轮毂处的0.92倍,叶片背面的压力脉动幅值明显小于工作面;叶轮进口截面,在0.8Q工况流量下压力脉动最大,为设计工况的2倍.计算结果为进一步分析轴流泵压力脉动提供了参考.
- 张玉新王秀叶丁鹏唐学林
- 关键词：潜水轴流泵数值模拟压力脉动外特性
- 水电站大口径进水球阀流动特性的数值模拟研究被引量：3
- 2017年
- 采用FLUENT的动网格和网格自适应技术对水电站大口径进水球阀关闭过程进行非定常数值模拟,并与不同关闭角度下的定常稳态计算结果进行对比,提出如下结论:(1)相同关闭角度下,关闭过程中的局部损失系数高于稳态过程中的局部损失系数,且局部阻力系数拐点均发生在关闭角度为40毅至50毅之间;(2)分析非定常关闭过程计算中不同关闭角度下的总压、速度云图及流线分布,发现当关闭角度大于50毅时,阀瓣与壁面的微小缝隙中逐渐形成一股高速射流,球阀主流道的高速区逐渐断裂,球冠附近的流速梯度大且压力梯度非常明显,XY平面阀体后端的漩涡运动开始加强逐渐形成回流区,介质过球阀时的压力损失明显增加;(3)分析非定常关闭过程计算中各监测点速度随关闭角度的变化情况,发现随着关闭角度的增加,从阀门进口左下方到阀门出口右上方逐渐形成高速流,所以监测点8的速度最大,而当关闭角度增加到大于50毅时,由于高速区的断裂,监测点3的速度最大。结论(2)和(3)的内特性分析均揭示了阀体内部高速区的断裂与其外特性的联系。
- 高慧唐学林李小芹李长胜
- 关键词：非定常
- 灯泡式贯流泵内湍流流动数值模拟和性能预测被引量：5
- 2013年
- 为深入了解贯流泵的内部流动及其水力性能,基于标准k-ε湍流模型,利用Fluent软件对贯流泵内流场进行了数值模拟,并计算了贯流泵外特性曲线.结果表明:偏离最优工况时,导叶体和出水流道内出现二次流,造成较大的水力损失,装置效率降低;大流量工况时,水流在叶片进口边产生负冲角,叶片工作面进口附近出现最小压力值;小流量工况时,水流在叶片进口边产生正冲角,背面进口边附近存在最小压力值;最优工况时,整个泵的内部流动平顺均匀,叶片工作面和背面进口边的压力值均较大,而在背面进口偏后区域出现低压区.通过进一步计算得到了新设计贯流泵的扬程、功率和效率的性能曲线,将该模型计算结果与原有JGM-3模型试验数据对比可知,该模型的设计较为合理,其数值结果可为优化低扬程灯泡式贯流泵的设计提供重要的参考.
- 唐学林陈雄盛王福军杨魏吴玉林
- 关键词：湍流外特性数值模拟
- 基于修正的RNGκ-ε模型的水翼空化数值模拟被引量：4
- 2012年
- 基于全空化模型，提出了修正RNGk-ε模型，并对NACA0015水翼的非定常空化流场进行了数值研究。基于标准RNGk-ε模型和修正的RNGk-ε模型，在8。和20。两种冲角及Re=3×10^5的条件下，针对不同空化数，分别预测了翼型周围的速度场、翼型表面的空穴形态以及非定常空化时空泡的演化过程。和试验结果对比，两个湍流模型都能较好地捕捉翼型周围的大空泡团，其中，标准的RNGk-ε模型能较好捕捉翼型头部的空穴，修正的RNGk-ε湍流模型能更好地模拟翼型表面的空穴形态、空泡脱落过程及其产生的回流。
- 唐学林贾玉霞王福军吴玉林李小芹
- 关键词：翼型
- 基于流固耦合的灯泡贯流泵叶轮强度分析被引量：11
- 2014年
- 采用RNG k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,对灯泡贯流泵装置内部三维流场进行全流道湍流数值模拟.采用顺序耦合方法,应用ANSYS Workbench软件,对叶轮进行结构静应力数值分析,并通过试验进行对比验证.结果表明:通过数值模拟与原型泵试验得到两者外特性曲线的变化趋势大致相同;工作面静压整体上较背面高,叶片背面进水边靠近轮缘位置出现局部低压,易发生空化;叶轮强度主要受离心力和流体压力的影响,且两者共同作用下的最大等效应力和最大总位移远小于两者单独作用的值;叶轮最大等效应力随流量的增大而增大,最大总位移随流量增大呈先减小后增大的趋势,最大等效应力出现在叶片出水边与轮毂交接处,叶轮变形的总位移随叶轮半径的增大而增大,最大变形量出现在叶片出水边靠近轮缘位置;强度校核结果表明,叶轮强度符合要求.计算结果可为灯泡贯流泵的应力特性分析提供参考.
- 唐学林王秀叶贾玉霞
- 关键词：灯泡贯流泵结构应力外特性
