混流式转轮出口流场结构与尾水管压力脉动特性的关联机理研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ktzgy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
尾水管涡带不仅是水力机组产生振动的重要因素之一,同时也被认为是严重影响水轮机工作效率的一个重要因素,因此,研究尾水管压力脉动特性与转轮之间的协联关系有着重要的价值。本文对一个高水头混流式水轮机进行了数值模拟,分别的计算了在开度6,开度10以及开度14工况下的数值计算。本文的研究内容与结论如下:(1)在模型实验中,通过安装传感器的方式来获取压力脉动时域信号,获取信号的位置由顶盖上下游、尾水管锥管段上下游以及尾水管弯肘段上下游处。对获得的时域信号进行CEEMD分解后进行分析,结果表明,尾水管内压力脉动相对幅值随导叶开度的增大整体上呈现递减的趋势。顶盖处的振幅要大于尾水管内锥管与肘管段的振幅,且在开度6条件下,振幅要明显大于开度10和开度14的工况;当为小开度流量工况时,测点的振动主频整体随着水头的增大呈现下降趋势;当开度逐渐增大时,测点的振动主频整体随着水头的增大呈现上升趋势。(2)在导叶开度变化的过程中,为了更加准确地获悉水轮机各过流部件的大小分布情况。以熵产理论为基础,分析了各流道元件能量损失的位置和大小,研究了能量损失产生机理、转轮出口速度场变化与尾水管压力脉动分布之间的关系。计算结果表明:熵产值的变化与转轮出口速度场分布、尾水管压力分布存在着显著的联系。通过分析个部件流场局部熵产率分布的变化情况,可以得出锥管与肘管处的熵产率比尾水管其他部位高,且越靠近转轮出口处的熵产率越高。(3)由数值模拟计算结果分析发现,随着导叶开度增大,转轮出口面轴面速度场的低速区面积逐渐减小,导致尾水管直锥段的涡带生成面积逐渐减小;转轮出口面的其他区域轴面速度逐渐增大,同时尾水管直锥段压力脉动逐渐也增大。在尾水管内部,直锥段的压力脉动变化比弯肘段的压力脉动变化更为剧烈,随着导叶开度的增大,转轮出口面中心处的压力数值呈现递增趋势,尾水管内部流动流速较大的区域从弯肘段逐渐向尾水管入口偏移。总结得出,转轮出口流场的低速区面积大小影响着涡带的大小,转轮出口流场其余区域的速度大小与尾水管内的压力脉动大小呈现正相关关系。
其他文献
锂基陶瓷作为氚增殖材料,主要用于提供氘-氚聚变反应中所需的氚燃料。正硅酸锂(Li4SiO4)陶瓷因具有锂密度高,释氚性能好等优点,成为固态氚增殖剂的首选材料之一。然而,目前常规方法制备的正硅酸锂陶瓷晶粒偏大(达到几十微米),严重影响材料的释氚性能,力学性能及辐照性能等。细化晶粒被认为是改善氚增殖陶瓷综合性能的有效方法,但细晶结构Li4SiO4陶瓷高温稳定性不足,难以满足服役工况的使用要求。基于现有
内部冷却是广泛应用于重型燃气轮机叶片的冷却方式。而传统带肋叶片内部冷却结构,存在流动阻力大、温度分布不均匀等问题,从而限制了叶片冷却效率的提高。因此,寻求新的冷却技术对促进重型燃气轮机技术的发展具有十分重要的意义。其中,微通道换热技术和凹坑旋流强化换热技术由于其流动阻力低,换热效率高等特点,可以取代传统的带肋通道,使叶片的换热性能得到提高,保证透平叶片安全、可靠的工作。本文首先根据叶片冷却综合换热
相比于风电与水电,核电不但具有持续性和稳定性,而且更加经济高效。自2011年的日本福岛核事故后,国际核能研发重点从节约核燃料转变为提高核反应堆的事故承受能力,其中研究开发事故容错燃料是为抵御严重核事故的有效措施之一。燃料包壳是核燃料系统中的重要元件,选择性能更优的包壳材料是开发事故容错燃料的关键。钼合金材料具有熔点高、抗热冲击性能好、高温稳定性、与氢气不发生反应等特性,可以完全满足新的包壳材料的使
翅片管是换热领域重要的换热构件,具有广泛的应用。切削—挤压复合成形是车削与挤压工艺相结合,利用特殊设计的切削刀具进行翅片管加工的新方法。这种加工方法对生产设备要求低、生产过程不产生废屑,是一种绿色高效的加工方法。本文对翅片管切削—挤压成形过程进行仿真与实验研究,为实际工程应用提供参数选择依据,具有重要的理论和实际意义。建立了直立翅片几何尺寸的数学模型,研究了翅片成形过程中工艺参数及刀具参数对翅片的
Fe-Ni-Cr合金因其优异的力学性能、高温稳定性、耐腐蚀性能和抗辐照性能,广泛应用于核反应堆堆芯结构材料,如包壳、压力容器等。Fe-Ni-Cr合金服役过程中,受到高能粒子轰击使原子脱离其晶格点阵形成大量空位、间隙原子、气体等辐照缺陷。辐照点缺陷的复合、吸收和簇聚等过程形成的辐照微观组织将会影响反应堆运行的可靠性和安全性。晶界吸收辐照点缺陷有助于稳定辐照组织和材料性能,但不同晶界因结构差异对辐照点
内燃机作为舰船和现代交通运输装备以及能源装备的核心动力源,受到了世界各国军工、交通运输以及能源动力部门的高度重视。内燃机在向高速、高压、高效率和高服役可靠性发展时,缸套-活塞环作为其关键零部件,它的摩擦学性能和表面形貌直接关系着内燃机的工作性能和寿命。本文围绕缸套表面形貌特征的机器视觉感知的视场范围、磨损表面二维轮廓及三维形貌的定量描述与表征,利用单重分形以及多重分形理论分析其特征参数的变化及其表
内燃机是舰船海上航行的核心动力装置,其中活塞-缸套系统的稳定性是内燃机高速运转的必要保证,因此有效提高缸套表面的加工质量具有重要意义,需要对珩磨加工参数进行深入研究。为满足可持续生产和绿色制造的要求,降低珩磨加工的碳排放,本文采用拓扑优化的方法轻量化设计油石组件的结构,并用改进粒子群算法对油石表面磨粒的微观形貌进行优化。通过在ABAQUS软件中建立多磨粒磨削有限元模型,研究了珩磨加工参数对磨削力、
核聚变偏滤器热沉材料应用时处于超强热流冲击、中子冲击及部分结构压力的综合场环境中,需兼备良好导热性能与强度。目前偏滤器用热沉材料主要为铜铬锆合金与氧化物/碳化物增强铜合金,但因存在热导率与强度无法协同提高的问题制约其进一步发展。以偏滤器第一壁材料—钨作为增强相制备的钨增强铜复合材料,兼具钨的高强高稳定性及铜的高导热导电性。然而传统工艺制备的铜钨复合材料存在结构难以调控、以及导热、强度不匹配等缺陷。
潮汐能作为一种丰富的清洁可再生能源越来越受到重视,双向贯流式水轮机是潮汐能开发的首选。目前,对双向贯流式水轮机的研究大多集中在转轮上,而对活动导叶的研究则相对较少,对导叶转轴倾角的相关研究更是十分匮乏。导叶转轴倾角是导叶中心轴线和水轮机主轴中心线的夹角。本文采用数值模拟的方法,对导叶转轴倾角对潮汐双向贯流式水轮机性能影响进行了研究,对比分析了不同导叶转轴倾角下水轮机正、反向的能量性能、内部流场结构
中国飞速发展,各项能源需求不断增大,特别是电能的需求无处不在。为了对环境的破坏降到最低,能源的生产逐渐向非传统的趋势发展。本文设计了 一种新型振动能量捕获装置应用于减速带的减速停车地段,为路边小功率用电装置的能量供给了一种可能。本文提出了一种双稳态振动能量捕获装置,建立了车辆-减速带耦合系统动力学方程,并对减速带、发电系统以及屈曲梁模型进行分析研究,通过系统的离合两种状态,分别得到了能量捕获装置动