国家自然科学基金(51179152)
- 作品数：10 被引量：81H指数：5
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- 叶片低压边厚度对水泵水轮机空化性能与强度的影响被引量：16
- 2015年
- 水泵水轮机转轮叶片低压边相比其他部位更具有空蚀的危险性。首先基于低比转速混流式转轮设计程序,设计了3种具有不同厚度的叶片,厚度差异主要在叶片低压边位置;然后采用数值模拟方法对3种翼型转轮分别进行了3个不同出力的水轮机工况以及3个不同流量的水泵工况的全流道定常数值计算,对比分析了各计算工况下具有不同叶片低压边厚度的转轮的空化形态及流动特征;最后采用有限元方法对转轮叶片强度进行了校核。研究表明:3种叶片低压边厚度分布规律的转轮均满足强度要求。空化性能方面,水轮机42%出力工况下,翼型2转轮不发生空化;88%出力工况、100%出力工况和水泵大流量工况下,随着叶片低压边的厚度的增大,空化越剧烈;水泵小流量工况与设计工况下,转轮的空化程度并不因低压边厚度的增大而加剧,而是水泵设计工况下,低压边厚度相对最大的翼型3叶片头部绕流平顺,空化性能相对较好,其他2种翼型由于头部出现脱流和漩涡,出现严重空化。
- 阮辉罗兴锜廖伟丽赵亚萍
- 关键词：水轮机叶片厚度强度校核
- 叶片高压边安放角对高水头水泵水轮机性能的影响被引量：3
- 2015年
- 基于低比转数混流式转轮设计程序,在保证转轮其他参数一致的条件下,分别设计了3个具有不同高压边安放角的叶片,并采用CFD技术对3个转轮分别进行了5个水轮机工况和5个水泵工况的全流道数值模拟,分析了叶片高压边安放角对水泵水轮机能量特性、水轮机工况转轮的来流和水泵工况转轮与活动导叶的动静干涉现象的影响.研究表明,水轮机工况下,数值计算的叶片冲角绝对值大于给定冲角的绝对值,叶片的负冲角越大,导致转轮进口撞击越剧烈,引起水轮机工况水力效率略有下降,但是对转轮内流态扰动很小.水泵工况下,叶片高压边安放角越大,与其相匹配的活动导叶转角越小;由于安放角2叶片与14°转角的活动导叶和固定导叶三者相匹配,其水力效率相对最高;而其他3种高压边安放角叶片由于不匹配,内部流场出现了撞击、脱流和回流等不稳定现象,引起水泵工况水力效率的严重下降.
- 阮辉廖伟丽赵亚萍罗兴锜
- 关键词：水泵水轮机数值模拟流动特性
- 轴流式水轮机叶片几何参数对水轮机运行范围的影响被引量：2
- 2014年
- 本文采用多目标遗传算法对轴流式水轮机叶片进行优化,从优化过程中产生的众多叶片中选取四种特征明显的叶片,并进行分析和对比,以研究不同叶片几何参数(包角、叶栅稠密度、叶片空间挠度)与水轮机运行性能之间的关系。研究结果表明:叶片空间挠度越大,叶片正背面压差越大,对空化性能越是不利;翼型弦长越短,叶片受力面积和叶栅稠密减小,缩小了水轮机的运行范围,且使得高效率区向大流量,小转速的工况移动;叶栅稠密度过大,流道间的排挤增大,水轮机损失增大,高效区范围也缩小。
- 赵亚萍廖伟丽阮辉李志华罗兴锜
- 关键词：水力机械轴流式水轮机运行性能运行范围
- 轴流式水轮机叶片进水边形状对其性能的影响被引量：19
- 2012年
- 针对轴流式水轮机叶片几何形状差异对水轮机的运行性能和运行范围产生的影响,研究了轴流式水轮机不同叶片进水边形状与水轮机性能参数之间的关系。在相同叶片安放角的情况下,对具有3种不同叶片进水边形状的轴流式模型水轮机进行数值研究。研究结果表明:在相同的叶片安放角的情况下,不同的叶片进水边形状不仅可以改变流道中从轮毂到轮缘的流量及环量分配;而且能够有效的改善叶片正背面压力分布,减小转轮内部的低压区,提高水轮机效率及空化性能;同时不同的水轮机进水边形状可以调节水轮机运行范围。研究结果可为水轮机的优化设计提供理论指导。
- 赵亚萍廖伟丽李志华阮辉罗兴锜
- 关键词：轴流式水轮机空化性能运行范围
- 光伏阵列表面风荷载数值研究被引量：16
- 2015年
- 针对标准德州理工大学（TTU）建筑模型，对该文采用的数值模拟方法的可行性进行验证，数值模拟结果与实验数据拟合较好。对4．2m安装间距的5块光伏阵列进行数值模拟研究，根据《建筑结构荷载规范》总结出不同风向角的计算工况下各电池板分块区域体型系数峰值，结果显示：危险点出现在电池板下表面分块区域A2和F2，最大荷载体型系数是规范给定荷载推荐值的几倍；在不同风向角下，电池板1表面大部分分块区域净荷载体型系数大于规范值，而电池板2一电池板5表面的净荷载体型系数仅在区域2处远大于规范值。最后考虑有无遮挡情况下，选取3种安装间距的5块光伏阵列进行数值模拟分析。结果表明，电池板安装间距可在整体上改变电池板上下表面风荷载分布情况。
- 阮辉廖伟丽王康生赵亚萍
- 关键词：危险点
- 叶片安放角分布规律对冷却塔用混流式水轮机转轮性能的影响研究被引量：9
- 2014年
- 基于叶片骨线积分方程,采用逐点积分法针对三种不同叶片安放角分布规律设计了冷却塔用低比转速混流式转轮叶片。通过全流道数值模拟,分析了叶片安放角分布规律对设计转轮的压力分布、尾水管涡核分布及水轮机的能量特性的影响。研究结果表明,最优工况下,三个水轮机效率基本一致,但是叶片表面压力分布随着叶片安放角分布规律不同呈现明显的差异;在小流量工况下,下凹型叶片安放角分布规律设计的转轮效率较高;在大流量工况,按上凸型叶片安放角分布规律设计的转轮单位出力较大;设计工况下,线性分布的叶片安放角分布规律设计的转轮出流相对较好。
- 阮辉廖伟丽赵亚萍罗兴锜
- 关键词：水力机械数值模拟
- 后混式射流粉碎中多相射流特性及加速分区理论研究被引量：3
- 2012年
- 针对后混式高速水射流超细粉碎技术,采用理论分析、数值计算和粉碎实验相结合的方法对D 25和D 50两种加速管管型下的复杂流场做了分析,着重研究了多相流流动特性并提出了加速分区理论。研究结果表明:采用FLUENT软件包对多相射流流动进行模拟研究结果可靠;射流紊动、掺气和卷吸特性是多相射流相间能量传递和附加相获取一定的初始动能的主要方式;加速管管径对射流流动特性和粉碎效率影响显著,其管径越大水射流紊动越剧烈,能量耗散越快,对附加相加速不利且粉碎效率也越低;附加相加速存在明显的分区,分别为理想加速区(1 R)、内层高效加速区(1R 2 R)、外层高效加速区(2 R 3 R)和低效加速区(3 R);为了获取更高的粉碎效率,需采用较小管径加速管使颗粒尽量靠近射流理想加速区。
- 万继伟牛争鸣廖伟丽牛助农
- 水翼的空化噪声数值预报研究被引量：3
- 2015年
- 以NACA0015水翼为研究对象,采用Schnerr-Sauer空化模型和Ffowcs-Wiliams&Hawkings声学模型,计算了二维水翼的空化噪声,并对水翼的空化过程和水翼空化的噪声性能进行了分析。研究结果表明,水翼空化呈现出明显的脉动性和周期性,空化空泡云脱落的周期为0.170 4s,由漩涡引起的水翼壁面附近的反向射流是诱发空化空泡形成和脱落的主要成因。通过分析各个监测点的声压脉动特性可知,噪声在水翼头部区域的传播与主流方向一致,没有逆向传播。在空化发展过程中,空化区域的噪声信号有向下游叠加的趋势,但是传播到水翼尾部流动区域时,已经逐渐衰减完毕。
- 阮辉廖伟丽黄永赵亚萍赵夏青
- 关键词：水翼空化噪声数值模拟
- C型及S型叶片的贯流式水轮机流场特性被引量：11
- 2013年
- 为了研究不同叶片进出口边形状及位置对贯流式水轮机内部的流动特性及机组能量特性所产生的影响,并为贯流式水轮机叶片的水力设计提供参考,该文基于某4叶片灯泡贯流式水轮机模型机,利用ANSYS-Bladegen对转轮叶片进行优化设计,并通过数值研究的方法对优化前(C型叶片)和优化后(S型叶片)的贯流式水轮机进行流场分析和性能评估,以揭示2种形式的叶片几何参数差异所引起的水轮机内流动特性及水轮机能量特性的差异。研究结果表明:S型叶片因其进出口边位置低于C型叶片,因此流道内速度矩的消耗位置较低,转轮出口环量分布规律也呈S型分布;C型叶片具有较大的叶栅稠密度及包角,叶片表面低压区较小,相反S型叶片叶栅稠密度及叶片包角较小,叶片正背面压差较大,因此转轮能量转换能力优于C型叶片,同时S型的出水边有效的减小了转轮出口的低压区,有助于改善尾水管内的流动特性;叶片进出水边对转轮内的水流具有导流作用,且流量越小,这种趋势越明显,S型叶片进水边形状有将水流导向轮缘的趋势,水流在流道内的流量分配也呈近似S型分配;S型叶片叶栅排挤作用减小,转轮内的水力损失、转轮出口环量损失及尾水管水力损失也明显小于C型叶片,因此其整体能量特性优于C型叶片。
- 赵亚萍廖伟丽李志华阮辉罗兴锜
- 关键词：水轮机流场流动特性
- 单进口后混式射流粉碎中多相流混合机理及加速特性被引量：3
- 2013年
- 为了深入了解后混式高速水射流超细粉碎技术,以4种加速管管径条件下的液、气、固三相混合射流为对象,利用数值计算和粉碎实验相结合的方法,研究了多相混合射流相间的混合机理和加速特性,探讨了颗粒在加速空间中的分布规律。结果表明:水射流紊动掺气和卷吸作用是混合附加相的内在机理;混合射流对颗粒的加速存在分区,越靠近势流区冲击能量越大,优化喷嘴直径与加速管管径配置,迫使颗粒靠近或进入该区域可有效提高粉碎产率。颗粒在加速管内的空间分布为外层、内层高效加速区内含量最高,越靠近势流区颗粒含量越少,气流区内颗粒含量随加速管管径增大而增大。颗粒很难进入理想加速区,大部分仍依靠内、外层高效加速区加速。在保持自由射流流动形态的情况下,粉碎产率随加速管管径增大而下降,小管径对水射流能量和颗粒运动空间均具有更好的约束集中作用。
- 万继伟牛争鸣廖伟丽牛助农
