李文锋
- 作品数：11 被引量：66H指数：6
- 供职机构：西安理工大学水利水电学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：交通运输工程动力工程及工程热物理机械工程水利工程更多>>
- 混流式水轮机过渡过程中的瞬态流动数值模拟
- 在水电站过渡过程中,工况的转换常常会引起引水系统内的水锤、水力机组强烈的振动、不稳定的压力脉动和噪声等现象,严重影响电厂的安全运行。因此,对过渡过程中的不稳定流动分析是目前研究的热点问题。本文应用商业CFD软件FLUEN...
- 李文锋
- 关键词：混流式水轮机数值模拟运行稳定性
- 文献传递
- 一种抗间隙汽蚀的轴流定桨式水轮机
- 本实用新型公开了一种抗间隙汽蚀的轴流定桨式水轮机，包括从外到内同心且不接触设置的固定导叶，活动导叶和转轮，固定导叶环形分布设置在蜗壳的内侧，蜗壳底面中部连接有尾水管，转轮固定在主轴上，还包括外环，外环与转轮的叶片直接焊接...
- 罗兴锜冯建军李文锋吴广宽刘胜柱
- 文献传递
- 基于LBM的贯流式水轮机甩负荷特性研究被引量：1
- 2019年
- 基于格子Boltzmann方法(LBM),采用壁面自适应局部涡黏模型,对原型贯流式水轮机甩额定负荷的瞬态过程进行了大涡模拟,获得了在活动导叶两段关闭方式下水轮机甩负荷过程中转轮转速、水力矩、轴向力等工作参数的变化规律,探讨了贯流式水轮机在甩负荷过程中导叶和转轮前后的水压变化.计算得到甩负荷过程中转轮最大转速上升率为36.7%,满足电站甩负荷调节的要求.较慢的导叶关闭速率可以降低水压力波动的幅度.对甩负荷过程中水轮机各过流部件内的瞬态流场进行了分析,结果表明:在水轮机甩负荷过程中,水流冲角的变化使得叶片表面产生低压区从而引起空化空蚀,在转轮和尾水管内部存在湍流涡及复杂的二次流动,影响系统的运行稳定性.
- 李文锋冯建军罗兴锜朱国俊
- 关键词：格子BOLTZMANN方法甩负荷贯流式水轮机瞬态特性
- 基于瞬态流固耦合的混流式转轮叶片裂纹成因分析被引量：14
- 2015年
- 某电站混流式水轮机转轮叶片历年出现不同程度的裂纹情况,为了分析该转轮叶片裂纹产生的原因,该文首先采用流体动力学技术,对该水轮机机组在额定水头下、不同负荷的4个工况进行了全三维的非定常湍流数值模拟,分析对比了各个工况下转轮内部流场的变化和压力脉动情况,计算结果表明:在低负荷情况下转轮内部出现叶道涡,叶道涡的存在使得转轮内部压力脉动变大,从而引起机组运行不稳定;其次采用结构有限元技术对转轮在上述4个工况下进行了动应力分析,模拟结果显示:应力最大发生在转轮上冠和叶片出口连接处,且在低负荷下动应力最大,最大值可达到164.3 MPa,长期在低负荷工况下运行容易引起叶片疲劳;最后对转轮单个叶片进行了模态分析,从模态分析结果可知叶片固有频率远离各个水力激振频率,因此不会发生水力共振。该文通过计算流体动力学(computational fluid dynamics)的方法全面分析了叶片产生裂纹的原因,并提出了相应的裂纹控制对策,为机组的稳定运行提供了参考。
- 吴广宽罗兴锜冯建军李文锋
- 关键词：水轮机振动
- 进口管壁面轴向开槽消除轴流泵特性曲线驼峰被引量：11
- 2018年
- 当轴流泵在小流量工况下运行时,由于叶轮进口的冲角增大,导致在叶轮内产生脱流等不稳定流动结构,降低泵的水力性能。该文采用计算流体动力学分析方法对轴流泵内部流场进行了研究,结果表明:该轴流泵的特性曲线存在明显的驼峰区域,在0.3到0.61倍最优流量工况区间,轴流泵的扬程和效率明显下降。在临界失速工况下(0.61倍最优流量工况),叶片吸力面前缘靠近轮缘处及叶片尾缘靠近轮毂处均出现了脱流;在深度失速工况下(0.45倍最优流量工况),脱流进一步发展,并与来流共同作用形成稳定的涡旋结构,阻塞整个流道。为了提高轴流泵在小流量工况下的水力性能,引入一种轴流泵进口管开槽技术,分析其对轴流泵内部流场的影响及驼峰的改善作用。结果表明:在小流量工况下,轴向开槽可以减小叶轮进口环量和冲角,可以减小叶片背部的脱流,轴流泵的驼峰得到明显的改善。开槽深度是改善轴流泵小流量工况下驼峰的重要因素之一,当槽深与叶轮直径比为0.02时,叶轮内的通道涡几乎完全消除,轴流泵深度失速工况点的扬程、效率分别提高了66%和32%,极大地改善了轴流泵的水力性能。沟槽数目越多,槽长越长,消除驼峰的能力越好,60个沟槽与2/3倍叶轮直径的槽长在其他参数相同的条件下消除驼峰的能力更强。该文可为避免轴流泵内部的失速流动以及消除水力性能曲线上的驼峰相关研究提供参考。
- 冯建军杨寇帆朱国俊罗兴锜李文锋
- 关键词：计算机仿真叶轮计算流体动力学轴流泵驼峰
- 基于动网格技术的混流式水轮机转轮内部瞬态流动数值模拟被引量：9
- 2015年
- 水电站过渡过程常常引起水力机组压力脉动、振动和水锤等现象,严重影响电站的安全稳定运行。为了准确捕捉水轮机在过渡过程中的动态特性,本文区别于常规的稳态分析方法,采用CFD计算软件Fluent14.0,利用基于有限体积法的动网格技术对某混流式水轮机的活动导叶和转轮组成的单流道进行了三维瞬态流动数值模拟。真实模拟了在大波动过渡过程中转轮内部流态的变化,分析了导叶关闭过程中转轮内部压力场和速度场的变化过程。计算结果表明:动网格技术能够较好地模拟水轮机转轮内部流场的动态变化,其计算结果为三维过渡过程的研究提供了理论依据。
- 李文锋冯建军罗兴锜卢金玲吴广宽
- 关键词：混流式水轮机数值模拟动网格
- 混流式水轮机主轴中心孔补水对尾水管性能的影响被引量：7
- 2017年
- 混流式水轮机在低负荷工况下运行时,尾水管内出现旋转的偏心涡带,会引起强烈的压力脉动和振动,严重威胁厂房的安全。为了使机组稳定运行,该文提出了一种通过从上冠泄水锥引入高压补水的方法来降低尾水管的不稳定性。该文首先采用商业软件CFX16.0,对某电站混流式水轮机在低负荷工况下进行了可靠而准确的全三维非定常数值模拟,结果表明在该工况下尾水管内部存在明显的偏心涡带,并伴随着振幅较大的压力脉动,这与试验结果相吻合。其次,对该工况下不同补水流量进行了数值模拟计算,研究表明:尾水管内补高压水可以有效降低尾水管内部的流动损失,且随着补水量的增加而越小,但过大的补水量会引起叶片正背面压力的降低,影响水轮机的空化性能,故补水量的大小必须综合考虑;主轴中心孔高压补水可以增加转轮出口的轴向速度,从而改变涡带内速度场的分布,可有效消除回流现象,当补水流量过小时,抑制回流作用不明显;当补水量为进口流量1%时,尾水管内部压力脉动振幅变化不大,改善效果不明显;当补水量为进口流量3%时,尾水管内部涡带由双螺旋变成单螺旋,锥管段压力脉动振幅不减反增,不稳定性有所加剧;当补水量为进口流量5%时,尾水管内部压力脉动振幅从18.4%降低至1.63%,同时改变了压力脉动的主频,使其远离转轮主频,避免发生共振,提高了机组的稳定性。
- 冯建军李文锋席强朱国俊罗兴锜
- 关键词：计算机仿真水轮机补水压力脉动
- 基于CFD的固液两相离心泵内部流动及磨蚀特性研究被引量：11
- 2017年
- 基于Euler-Lagrange方法,采用CFX软件对抽送黄河水的离心泵内的流动进行了数值计算,根据计算结果可知在固体颗粒直径相同的情况下,随着固相体积分数的增加,离心泵的扬程和水力效率都随着固相体积分数的增加而下降,叶道间出现明显的涡流,从而使得泵性能变差。其次采用Particle模型和颗粒单向耦合模型,对离心泵抽送不同直径的泥沙颗粒的混合液进行了数值模拟,分析探讨了泥沙颗粒的运动规律和泵内部的磨损情况。结果表明:颗粒的分布与流道的布置方式、颗粒的大小均有重要关系,泵内部磨损与固体颗粒的相对速度、浓度、颗粒大小也有直接关系,叶片出水边吸力面靠近后盖板处是磨损最为严重的区域。
- 李文锋冯建军朱国俊王秀玲罗兴锜
- 关键词：离心泵两相流磨损
- 贯流式水轮机飞逸过渡过程瞬态特性CFX二次开发模拟被引量：11
- 2017年
- 当水轮发电机组处于飞逸状态时,水轮机内部会出现严重的不稳定现象,容易引起机组的振动。贯流式水轮机因为水头低、流量大、通道短等特点,其过渡过程与常规的立式水轮机有许多不同之处。基于此,该文通过CFX16.0和Fortran程序的二次开发建立了水轮机飞逸过程的数值计算方法,对贯流式水轮机的飞逸过程进行了数值模拟,获得了转速、流量、力矩、轴向力等外特性参数在飞逸过程中的变化历程以及水轮机内部流场的动态特性。结果表明:计算得到的最大飞逸转速为2 190 r/min与试验测得的结果较为接近,误差不超过2.5%,验证了该数值方法的可靠性;飞逸过程中其余外特性参数的变化规律均符合高比转速水轮机飞逸过程的流动规律;在飞逸过程中,由于转速和流量的增加使得水轮机转轮进口相对液流角降低,水流在叶片吸力面进水侧靠近叶缘处发生撞击形成高压,在叶片压力面进水侧叶缘处出现脱流产生负压,并随着转速的升高,高压区和低压区逐渐增大,转轮叶片受力变得极为不均匀容易引起疲劳破坏;同时,转速的增加使得转轮出口环量增加,在尾水管内部将会形成偏心的螺旋涡带,引起了强烈的低频压力脉动,振幅最大可达到试验水头的104%,不利于机组的安全稳定运行。
- 罗兴锜李文锋冯建军朱国俊
- 关键词：计算机仿真贯流式水轮机二次开发飞逸转速压力脉动
- 贯流式水轮机瞬态流动特性研究
- 随着中、高水头水力资源开发趋于饱和化，低水头水力资源的开发迫在眉睫。贯流式水轮机因其优越的水力性能和经济性得到广泛的应用。随着贯流式水轮机组向高参数、大容量发展，如何保证其安全、稳定运行一直是研究的热点问题。特别是改善贯...
- 李文锋
- 关键词：贯流式水轮机瞬态过程流动特性数值模拟
- 文献传递
