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水泵水轮机流动CFD模拟的研究进展

水泵水轮机流动CFD模拟的研究进展
水泵水轮机流动CFD模拟的研究进展

第七 章 CFD仿真模拟

第七章CFD仿真模拟 一.初识CFD CFD是英文Computational Fluid Dynamics(计算流体动力学)的简称。它是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。简单地说,CFD相当于"虚拟"地在计算机做实验,用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程,得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布,从而近似模拟流体流动情况。可以认为CFD是现代模拟仿真技术的一种。 1933年,英国人Thom首次用手摇计算机数值求解了二维粘性流体偏微分方程,CFD由此而生。1974年,丹麦的Nielsen首次将CFD用于暖通空调工程领域,对通风房间内的空气流动进行模拟。之后短短的20多年内,CFD技术在暖通空调工程中的研究和应用进行得如火如荼。如今,CFD技术逐渐成为广大空调工程师和建筑师解决分析工程问题的有力工具。 二.为什么用CFD CFD是一种模拟仿真技术,在暖通空调工程中的应用主要在于模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动情况。以预测室内空气分布为例,目前在暖通空调工程中采用的方法主要有四种:射流公式,Zonal model,CFD以及模型实验。 由于建筑空间越来越向复杂化、多样化和大型化发展,实际空调通风房间的气流组织形式变化多样,而传统的射流理论分析方法采用的是基于某些标准或理想条件理论分析或试验得到的射流公式对空调送风口射流的轴心速度和温度、射流轨迹等进行预测,势必会带来较大的误差。并且,射流分析方法只能给出室内的一些集总参数性的信息,不能给出设计人员所需的详细资料,无法满足设计者详细了解室内空气分布情况的要求; Zonal model是将房间划分为一些有限的宏观区域,认为区域内的相关参数如温度、浓度相等,而区域间存在热质交换,通过建立质量和能量守恒方程并充分考虑了区域间压差和流动的关系来研究房间内的温度分布以及流动情况,因此模拟得到的实际上还只是一种相对"精确"的集总结果,且在机械通风中的应用还存在较多问题; 模型实验虽然能够得到设计人员所需要的各种数据,但需要较长的实验周期和昂贵的实验费用,搭建实验模型耗资很大,有文献指出单个实验通常耗资3000~20000美元,而对于不同的条件,可能还需要多个实验,耗资更多,周期也长达数月以上,难于在工程设计中广泛采用。 另一方面,CFD具有成本低、速度快、资料完备且可模拟各种不同的工况等独特的优点,故其逐渐受到人们的青睐。由表1给出的四种室内空气分布预测方法的对比可见,就目前的三种理论预测室内空气分布的方法而言,CFD方法确实具有不可比拟的优点,且由于当前计算机技术的发展,CFD方法的计算周期和成本完全可以为工程应用所接受。尽管CFD方法还存在可靠性和对实际问题的可算性等问题,但这些问题已经逐步得到发展和解决。因此,CFD方法可应用于对室内空气分布情况进行模拟和预测,从而得到房间内速度、温度、湿度以及有害物浓度等物理量的详细分布情况。 进一步而言,对于室外空气流动以及其它设备内的流体流动的模拟预测,一般只有模型实验或CFD方法适用。表1的比较同样表明了CFD方法比模型实验的优越性。故此,CFD方法可作为解决暖通空调工程的流动和传热传质问题的强有力工具而推广应用。 表1四种暖通空调房间空气分布的预测方法比较 比较项目 1射流公式 2 ZONAL MODEL 3CFD 4模型实验 房间形状复杂程度简单较复杂基本不限基本不限 ?对经验参数的依赖性几乎完全很依赖一些不依赖

水轮机、水泵及辅助设备课程考核说明及期末复习指导(精)

水轮机、水泵及辅助设备课程考核说明及期末复习指导 (水利水电工程专业专科) 中央广播电视大学 2003.5

一、关于课程考核的有关说明 《水轮机、水泵及辅助设备》是中央广播电视大学水利水电工程专业专科限修的一门专业课。本教材针对水利水电工程专业的各不同专业方向所编写,适合于水利水电动力工程、水利建筑工程与农业水利工程方向,各专业方向根据要求选学不同的内容。具体要求参考文字教材的使用说明。 1. 考核对象 中央广播电视大学高等专科水利水电工程专业开放教育试点的学生。 2. 考核方式 本课程采用平时作业考核和期末考试相结合的考核方式,满分为100分,及格为60分。其中期末考试成绩占考核总成绩的80%;平时作业考核成绩占考核总成绩的20%。 平时作业以各章的自我检测题和习题为主,由辅导教师按完成作业的质量进行评分。学员平时作业的完成、阅改情况由中央电大和省电大分阶段进行检查。 期未考试由中央电大统一命题,统一组织考试。 3. 命题依据 本课命题依据1999年6月审定通过的{开放教育试点水利水电工程专业(专科)水轮机、水泵及辅助设备课程教学大纲}和为本专业编写的多种媒体教材,包括:文字教材:由陈德新、杨建设主编的《水轮机、水泵及辅助设备》;录像教材:由杨建设主讲的录像教材,共20讲,10学时;CAI课件(光盘):《水轮机、水泵及辅助设备辅助教学课件》。 本考核说明是考试命题的基本依据。 4. 考试要求 本课程考核的要求与课程教学总体要求相一致。即:牢固掌握基本概念,充分理解基本工作原理,正确掌握基本计算方法。 本考核说明对各章内容规定了考核知识点和考核要求,考试按了解、理解和掌握三个层次提出学生应达到的考核标准。 5. 命题原则

一维CFD模拟仿真设计

CFD simulation in Laval nozzle SIAE 090441313 Abstract We aim to simulate the quasi one dimension flow in the Laval nozzle based on CFD computation in this paper .We consider the change of the temperature ,the pressure ,the density and the speed of the flow to study the flow.The analytic solution of the flow in the Laval nozzle is provided when the input velocity is supersonic.We use the Mac-Cormack Explicit Difference Scheme to slove the question. Key words :Laval nozzle ,CFD,throat narrow. Contents Abstract .................................................. . (1) Introduction .............................................. .. (2) Simulation of one-dimensional steady flow (3)

Basis equations ................................................. (3) Dimensionless .......................................... . (10) Mac -Cormack Explicit Difference Scheme (11) Boundary conditions ................................................ (13) Reference .............................................. (13) Annex .................................................. .. (14) Introduction Laval nozzle is the most commonly used components of rocket engines and aero-engine, constituted by two tapered tube, one shrink tube, another expansion tube. Laval nozzle is an important part of the thrust chamber. The first half of the nozzle from large to small contraction to a narrow throat to the middle. Narrow throat and then expand

水泵水轮机资料

宁蓄电站水泵水轮机 采用单级、单速、混流可逆式水泵水轮机。由瑞士苏尔寿爱雪维斯(SEWZ)设计、制造和配套供应。 一水泵水轮机主要参数: 转轮直径: 2248 mm 转轮叶片数: 9 最大毛水头: 271 m 最小毛水头: 240 m 极端运行最小毛水头: 236.6 m 额定水头: 240 m 额定流量: 19.6 m3/s 额定转速: 600 r/min 额定出力: 41.5 MW 瞬态飞逸转速: 885 r/min 稳态飞逸转速: 830 r/min 吸出高度: -23 m 水轮机工况最优比转速: 90.3 mkw 水泵工况最优比转速:144.6 mkw 机组俯视旋转方向:水轮机工况逆时针方向;水泵工况顺时针方向 最大轴向水推力: 113t(包括所有转动部分的重量) 二水泵水轮机主要结构特征 1总体布臵形式 1.1 水泵水轮机型式为立轴、单级、混流可逆式水泵水轮机,水轮机轴通过中间轴与发电电动机连接。 1.2 和常规水轮机类似,本电站水泵水轮机也是由可拆卸部件既转轮、主轴、水导轴承、轴承支座、顶盖、导水叶、导水叶操作机构、接力器、主轴密封装臵和预埋部件既蜗壳、座环/底环、尾水管、机坑里衬等组成。其中可拆卸部件可利用厂房内起吊设备及机坑内起吊设备通过水轮机机坑旁侧通道进行拆卸,既能实现“中拆”方式。 下面将介绍上述各组成部件的构造、作用、工作原理、参数、安全监测装臵等内容:2.1 转轮 我厂水泵水轮机是立轴、单级、混流可逆式。它是水能转变为机械能又是将机械能转变为水能的部件。其主要尺寸材料如下: 转轮直径: 2248mm 材料: A743CrCA6NM 叶片数: 9片水轮机工况转向:逆时针方向 重量: 5.25吨上迷宫环间隙: 0.8 mm 下迷宫环间隙: 0.8 mm 转轮采用不锈钢铸焊结构,另外在转轮的上冠和下环设有止漏环,止漏环采用与转轮一同整体铸造的结构,转轮拆装用厂家提供的专用工具。 2.2 主轴 水泵水轮机轴和中间轴的直径均为Ф500mm,用优质锻钢锻制而成。材料为A688CL.D。水轮机轴重量为3.15吨,中间轴重量为3.95吨。 水泵水轮机轴一端联接转轮,另一端联接中间轴;中间轴两端都带有连接发兰,分别与水轮机轴和发电机轴联接。所有连接面均涂有金刚砂以增加摩擦,所有联接螺栓均经预应力处理并用LOCTITE粘接剂固定以防松脱。 水泵水轮机轴与中间轴的接合面高程为34.98m,中间轴与发电机轴的接合面高程为37.05m。水泵水轮机轴与中间轴配有拆装专用工具,可以从水轮机机坑侧道拆出。 2.3主轴密封 主轴密封是水轮机结构中重要组成部分,它的作用是通过顶盖在主轴处设臵主轴密封,以防止水泵水轮机转动部件与固定部件之间的漏水。主轴密封分工作密封和检

CFD仿真验证及有效性指南

CFD仿真验证及有效性指南 摘要 本文提出评估CFD建模和仿真可信性的指导方法。评估可信度的两个主要原则是:验证和有效。验证,即确定计算模拟是否准确表现概念模型的过程,但不要求仿真和现实世界相关联。有效,即确定计算模拟是否表现真实世界的过程。本文定义一些重要术语,讨论基本概念,并指定进行CFD仿真验证和有效的一般程序。本文目的在于提供验证和有效的重要问题和概念的基础,因为一些尚未解决的重要问题,本文不建议作为该领域的标准。希望该指南通过建立验证和有效的共同术语和方法,以助于CFD仿真的研究、发展和使用。这些术语和方法也可用于其他工程和科学学科。 前言 现在,使用计算机模拟流体的流动过程,用于设计,研究和工程系统的运行,并确定这些系统在不同工况下的性能。CFD模拟也用于提高对流体物理和化学性质的理解,如湍流和燃烧,有助于天气预报和海洋。虽然CFD模拟广泛用于工业、政府和学术界,但目前评估其可信度的方法还很少。这些指导原则基于以下概念,没有适用于所有CFD模拟的固定的可信度和精确度。模拟所需的精确度取决于模拟的目的。 建立可信度的两个主要原则是验证和有效(V&V)。这里定义,验证即确定模型能准确表现设计者概念模型的描述和模型解决方案的过程,有效即确定预期模型对现实世界表现的准确度的过程。该定义表明,V&V的定义还在变动,还没有一个明确的最终定义。通常完成或充分由实际问题决定,如预算限制和模型的预期用途。复合建模和计算模拟没有任何包括准确性的证明,如在数学分析方面的发展。V&V的定义也强调准确度的评价,一般在验证过程中,准确度以对简化模型问题的基准解决方法符合性确定;有效性时,准确度以对实验数据即现实的符合性确定。 通常,不确定性和误差可视为与建模和仿真准确度相关的正常损失。不确定性,即在任一建模过程中由于缺乏知识导致的潜在缺陷。知识缺乏通常是由对物理特性或参数的不完全了解造成的,如对涡轮叶片表面粗糙度分布的不充分描述。知识缺乏的另一个原因是物理过程的复杂性,如湍流燃烧。误差即在建模和

水轮机、水泵及辅助设备模拟卷(精选)

试卷代号:2051 福建广播电视大学2015—2016学年度第1学期“开放专科”模拟卷 水轮机、水泵及辅助设备试题纸(开) 请将答案写在答题纸上 2016年1月 一、判断题(共20分,每小题2分,对的打√,锚的打×) 1、水轮机工作水头是水电站库水位与尾水位之差。() 2、混流式水轮机应用水头在几十米到数百米之间。() 3、50-200m的水电站既可使用混流式水轮机,也可使用斜流式水轮机。() 4、灯泡式水轮机不是一种全贯流式水轮机。() 5、.双击式水轮机是反击式水轮机的一种。() 6、斜流式水轮机是冲击式水轮机的一种。() 7、反击式水轮机的流道可以是开敞式的。() 8、对于同系列水轮机尺寸越大效率越高。() 9、水轮机等开度线的形状与其比转速有关。() 10、甲水轮机空化系数与水轮机的装置空化系数是同一个概念。() 二、选择题(共20分,每小题2分) 1、冲击式水轮机是靠( )做功的。 A水流的动能B水流的动能与势能 2、反击式水轮机转轮是( )。 A整圆周进水B部分圆周进水 3、水轮机输出有效功率的必要条件是( )。 A进口环量必须大于0 B进口环量必须大于出口环量 4、轴流式水轮机中水流的( )转轮的轴线方向一致。 A绝对速度B轴面速度 5、水轮机的空化系数。是水轮机( )的相对值。A动态真空B静态真空 6、尾水管补气的目的是( )。 A减轻尾水管的压力脉动B消除叶片空化 7、低水头电站采用混凝土蜗壳的原因是( )。 A水流状态好B径向尺寸小,经济 8、混凝土蜗壳的断面为( )。 A圆形断面B梯形断面 9、导水机构调节流量的实质是( )。 A改变导叶出口面积B改变导叶出口水流角度 10、水头高于40米的水轮机采用( )。 A混凝土蜗壳B金属蜗壳 三、简答题(共36分,每题6分) 1、简述水电站的生产过程及主要设备的名称及作用? 2、轴流转桨式水轮机有哪些主要部件?其作用是什么? 3、高比转速水轮机用于高水头电站有什么问题? 4、水电站中使用哪些油品?其作用是什么? 5、定桨式水轮机与转桨式水轮机有什么区别? 6、简述间隙空化原因及易生部位? 四、计算题(共24分,每题12分) 1、某水电站上游水位=1000m ? 上 ,下游水位=950m ? 下 ,水轮机的单位流量3 Q=20m/s,引水管损头h=1m ?,假定水轮机的效率=90% η,发电机的效率g =0.96 η,试求该水轮机的出力P与发电机的出力 g P。注:水轮机的工作水头g H=H h -?, g H为毛水头。 2、水电站水轮机的工作水头为100m,流量为2303 m/s,机组的出力为 201.35MW,发电机的效率 g =0.97 η,求水轮机的出力P与效率η。 《水轮机、水泵及辅助设备》试题第1页(共2页)《水轮机、水泵及辅助设备》试题第2页(共2页)

水轮机英语

2.1 水力机械 hydraulic machinery 2.2 水轮机 hydraulic turbine 2.3 蓄能泵 storage pump 2.4 水泵水轮机 reversible turbine,pump-turbine 2.5 旋转方向 direction of rotation 2.6 机组 unit 2.13 立式、卧式和倾斜式机组 vertical,horizontal and inclined unit 2.14 可调式水力机械 regulated hydraulic machinery 2.15 不可调式水力机械 non-regulated hydraulic machinery 2.16 主阀 main valve 3.1 水轮机 3.1.1 反击式水轮机 reaction turbine 3.1.2 混流式水轮机 Francis turbine,mixed-flow turbine 3.1.3 轴流式水轮机 axial turbine 3.1.4 轴流转桨式水轮机Kaplan turbine,axial-flow adjustable blad propeller turbine 3.1.5 轴流调桨式水轮机 Thoma turbine 3.1.6 轴流定桨式水轮机 Propeller turbine 3.1.7 贯流式水轮机 tubular turbine,through flow turbine 3.1.8 灯泡式水轮机 bulb turbine 3.1.9 竖井贯流式水轮机 pit turbine 3.1.10 全贯流式水轮机 straight flow turbine,rim-generator unit 3.1.11 轴伸贯流式水轮机(S形水轮机) tubular turbine(S-type turbine) 3.1.12 斜流式水轮机 diagonal turbine 3.1.13 斜流转桨式水轮机 Deriaz turbine 3.1.14 斜流定桨式水轮机 fixed blade of Deriaz turbine 3.1.15 冲击式水轮机 impuls turbine,action turbine 3.1.16 水斗式水轮机 Pelton turbine,scoop turbine 3.1.17 斜击式水轮机 inclined jet turbine 3.1.18 双击式水轮机 cross-flow turbine 3.2 蓄能泵 3.2.1 混流式(离心式)蓄能泵 centrifugal storage pump,mixed-flow storage pump 3.2.2 轴流式蓄能泵 propeller storage pump,axial storage pump 3.2.3 斜流式蓄能泵 diagonal storage pump 3.2.4 多级式蓄能泵 multi-stage storage pump 3.3 水泵水轮机(又称可逆式水轮机) 3.3.1 单级水泵水轮机 singal stage pump-turbine 3.3.2 多级水泵水轮机 multi-stage pump-turbine 3.4 主阀与阀门 3.4.1 蝴蝶阀 butterfly valve 3.4.2 平板蝶阀 biplane butterfly valve,through flow butterfly valve 3.4.3 圆筒阀 cylindrical valve,ring gate 3.4.4 球阀 rotary valve,spherical valve 3.4.5 盘形阀 mushroom valve,hollow-cone valve,howell-Bunger valve

车流量仿真分析-Flotran CFD

2006年用户年会论文 基于ANSYS流体动力学的车流量仿真分析1 [刘长虹,郑杰,朱晓华,张海波,黄虎,陈力华] [上海工程技术大学汽车工程学院,上海,201600] [ 摘要 ] 将交通流比拟为管道流体模型并且利用有限元分析软件ANSYS中的FLOTRAN CFD流体分析模块对隧道口交通流进行比拟及仿真,得出相应交通流量模型和车辆流动模拟图。并对不同车速下 交叉道口的通行能力进行模拟,确定出最佳车速比。且对不同入口形状进行车流通畅度的 ANSYA软件比较模拟,通过模拟直观的展示出不同道路入口形状对车流和道路的影响。最后对 高峰路段路口设计提出有关建议。 [ 关键词]交通流,交通流模型,ANSYS,模拟 Simulating to Traffic Flux By the ANSYS Fluid Dynamic Analysis [Liu Changhong, Zheng Jie, Zhu Xiaohua, Zhang Haibo, Huang Hu, Chen Lihua] [Automobile College Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201600] [Abstract ] Firstly, based on the fluid dynamic mechanics of channel, a traffic flow model is built. Secondly, the traffic flow model on cross road is simulated with the finite element method software (ANSYS). Then according to the calculating results, the simulating traffic ability at the entrance of the roadl in different speed and the different entrance figures are calculated directly. Finally, some suggestions of designing the heavy road are given. [ Keyword ] traffic flow, traffic flow simulation, ANSYS, Simulation. 1.前言 当前,社会经济的迅速发展与交通建设的相对滞后,已经构成非常突出的世界性矛盾,在发展中国家尤其突出。在我国许多大城市中,交通堵塞,事故频繁,成了众所周知的“都市顽症”。以上海市为例,上世纪九十年代的资料表明,在交通高峰期,市中心机动车平均车速不到15km/h,最低的车速仅仅为4km/h,即低于正常的步行速度。解决这个矛盾的一个重要办法是大力进行市政交通建设,实现交通的立体化,现代化。同时还要保证建设道路的合理性。交通流理论是解决这类方法的一种理论方法[1,2],其中有根据流体动力学理 1上海市教委基金项目(041NE31)和上海市科委基金项目(04QMX1452)资助

水泵、水轮机讲义资料

第一章 概述 1.基本概念 (1)什么叫水轮机? 答:将水能转变为旋转机械能的水力原动机叫做水轮机。 (2)冲击式水轮机与反击式水轮机的区别。 答:工作原理方面: 利用水流的势能与动能做功的水轮机为反击式水轮机;利用水流的动能做功的水轮机为冲击式水轮机。 流动特征方面: 反击式水轮机转轮流道有压、封闭、全周进水;冲击式水轮机转轮流道无压、开放、部分进水。 结构特征方面也显著不同。如转轮的差别,有无喷嘴、尾水管。 (3)反击式水轮机的过流部件及其作用 引水室:作用是引水流进入导水机构。 导水机构:作用是调节水轮机过流量,并使水流能按一定方向进入转轮。 转轮:将水流能量转换为固体旋转机械能量的部件。 尾水管:作用是将水流排下下游,并回收转轮出口的剩余动能。 (4)冲击式水轮机的主要部件 喷嘴:水轮机自由射流的形成装置。 喷针:与喷嘴共同完成流量控制(以行程变化喷嘴控制喷嘴出口过流面积)。 转轮:由轮盘和轮盘外周均匀排列的水斗构成的组件,转换水流能量为固体旋转 机械能。 折向器:自由射流流程内部件,可遮断射流,以防止转轮飞逸。 (5)我国关于水轮机标准直径的定义 混流式:转轮叶片进水边上最大直径。 浆叶式(轴流式、斜流式、贯流式):浆叶转动轴线与转轮室相交处直径。 冲击式:射流中心线与转轮相切处节圆直径。 (6)水轮机工作参数 工作水头H :水轮机的进口和出口处单位重量水流的能量差值。 流量Q :单位时间内通过水轮机的水流体积。 转速n :水轮机转轮单位时间内旋转的次数。 出力P :水轮机轴端输出的功率。 效率η:水轮机的输入与输出功率之比。 2.基本计算 (1)水电站的毛水头g H : d u g Z Z H -= 其中:u Z ,d Z 分别为电站上、下游水位高度。 (2)水电站的工作水头H :

水泵水轮机特点

天荒坪抽水蓄能电站 水泵水轮机特点 华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司游光华 浙江安吉313302 摘要天荒坪抽水蓄能电站的水泵水轮机组由挪威KVAERNER公司提供,是我国较早从国外引进的大型可逆式机组,自首台机组投产至今已有7年多。本文总结分析了水泵水轮机7年多的运行中出现了一些问题,以供参考借鉴。 主题词天荒坪抽水蓄能水泵水轮机性能“S”形特性不稳定轴向水推力抬机导叶关闭规律 天荒坪抽水蓄能电站安装有6台300MW水泵水轮机组,为单级、立轴、混流可逆式,额定净水头为526米,运行毛水头(扬程)为526米~610.2米,水轮机安装高程为225米,淹没深度为-70米,是目前国内已投产运行的水头和变幅最大的单级可逆式机组,在国际上也较罕见,为使其达到满意的效率和良好的运行稳定性,设计难度大,没有现成的经验可供借鉴。水泵水轮机的参数如下: 水轮机工况:水泵工况:额定容量:306MW 333MW 最大轴出力(入力):338MW 333MW 额定流量:67.7m3/s 58.80m3/s(最大) 43.00m3/s(最小) 额定转速:500RPM 500RPM 旋向(俯视):顺时针逆时针 转轮水轮机进口直径:4030mm 转轮水轮机出口直径:2045mm

最大瞬态飞逸转速:720 r/min 最大稳态飞逸转速:680 r/min 水泵水轮机及其辅助设备由挪威GE 公司提供。水泵水轮机大修拆卸方式采用中拆方式。首台机组于1998年9月30日投入运行,2000年12月25日所有机组投产,投产以来运行情况表明,机组性能良好,效率较高,但也出现了一些问题,在技术人员的努力下,通过采取措施,相关问题已得到了较好的解决。 1水泵水轮机的性能和结构特点 1.1效率 按照合同规定,水泵水轮机的效率按照模型试验来验收,合同要求水轮机工况的最高效率≥92.20%,加权平均效率≥90.41%,水泵工况最高效率≥ 91.70%,加权平均效率≥ 91.52%。根据模型试验报告,水轮机工况的模型最优效率为90.61%,折算为原型其整个运行范围内的最优效率为92.28%,加权平均效率为90.317%,而水泵工况下模型最优效率为89.84%,折算原型最优效率为92.17%,加权平均效率为92.01%,除水轮机工况加权平均效率略低于保证值0.083%外,其余均达到合同要求。为了检验真机效率,我们于2001年5月在5号机组上进行了部分水头(扬程)的热力法效率试验,测得水轮机工况下在试验平均净水头566.23 m时,机组出力为210~304.06 MW,水轮机最高效率为92.11%,相应机组出力272.00 MW;水泵工况试验平均净扬程为542.09 m,水泵平均效率为88.99%。从上述结果可以看出,水轮机工况的最高效率已接近模型推算值,水泵工况效率偏

水泵水轮机全特性..

水泵水轮机全特性 1.水泵水轮机全特性曲线 抽水蓄能电站的水泵水轮机均设有活动导叶,通过导叶调节水轮机运行时的流量,故水泵水轮机的特性曲线一般为一组不同导叶开度下的全特性曲线,其区域的划分与水泵的全特性区域划分一样,只是习惯上以正常水轮机运行工况的各参数为正。同时抽水蓄能电站一般H 也总是正值,即在实际工程中实用也就是5个工况区,即水轮机工况、水轮机制动工况、水泵工况、反水泵工况、水泵制动工况。 水泵水轮机全特性曲线表示方法通常采用1111~n Q 和1111~n M 来表示。图3-7和图3-8所示为某抽水蓄能电站水泵水轮机的四象限特性曲线。 图3-7 水泵水轮机流量特性曲线 图3-8 水泵水轮机力矩特性曲线

2.水泵水轮机全特性曲线的特点 通过对不同水泵水轮机的全特性分析可以看出,水泵水轮机全特性有着下述的规律与特点: (1)在水泵工况,大开度等导叶开度曲线汇集成一簇很窄的交叉曲线,说明在此区域水泵扬程与导叶开度的关系不大,开度的改变不会造成单位转速及单位力矩的很大的变化。当导叶开度较小区域时随着导叶开度的减小其流量曲线及力矩曲线则加速分又,说明此时的导水机构可看作是节流装置,水头损失急剧增大,从而对水泵的力矩及流量产生较大的影响。在水泵实际运行中导叶开度将随着扬程的变化而沿各导叶开度特性曲线的外包络线变化,使得水力损失最小,也即使得水泵的效率在此工况最高。此外,随着单位转速的增大,也即水泵扬程的减小,水泵的流量及水力矩将快速增大,所以在水泵及电动机设计时应充分考虑此时水泵的力矩特性,电动机容量应根据可能的正常运行最低扬程工况进行设计,并留有一定的裕量;同时根据导叶小开度区域力矩分散的特性,在异常低扬程起动时(如初次向上水库异常低扬程充水时)可采取关小导叶开度来限制其水力矩,即限制水泵的入力在一定范围以内。

水利水电专业水轮机水泵及辅助设备试题

水利水电专业水轮机、水泵及辅助设备试题一、判断题(对打√,错打X,共15分) 注:水动方向做全部(每题1分);其他专业方向做1—10题(每题L 5分) 1. 水轮机的工作水头等于水电站的毛水头。( ) 2.水轮机的效率是水轮机的轴功率与输入水轮机的水流功率之比。( ) 3.反击式水轮机流道中的压力是保持不变的。( ) 4.冲击式水轮机流道中的压力保持不变。·( ) 5.水轮机转轮中的水流运动是牵连运动与相对运动的合成。( ) 6.空化是在高温状态下由于液体内部发生的汽化现象。( ) 7.翼型空化只发生在反击式水轮机中。( ) 8.泥沙多的水流容易发生空化,( ) 9.水轮机尺寸越大效率越高。( ) lo.蜗壳中实际的水流不是轴对称的。( ) 11.水泵出口水流环量必须大于进口环量才能向高处扬水。( ) 12.水泵的相似率与水轮机的相似率实质是相同的。( ) 13.任何水电站都必须设置机组的进水阀。( ) 14.水电站的用油分透平油与绝缘油两类。( ) 15。水轮机调速器能调节机组有功功率,也能调节无功功率。( ) 二、单项选择题(每小题L 5分,共15分) 1.冲击式水轮机是靠( )做功的。 A.水流的动能B.水流的动能与势能 2.反击式水轮机转轮是( )。 A.整圆周进水的B.部分圆周进水 3.水轮机输出有效功率的必要条伺:是( )。 A.进口环量必须大于0 B.进口环量必须大于出口环量 4.轴流式水轮机中水流的( )和转轮的轴线方向一致。 A.绝对速度 B. 轴面速度 5.水轮机的空化系数。是水轮机( )的相对值。 A.动态真空 B. 静态真空 6.尾水管补气的目的是( )。 A.减轻尾水管的压力脉动 B.消除叶片空化 7.水轮机模型综合特性曲线以( )作为坐标参数。 A.n11,Q11B.H,P 8.混凝土蜗壳的断面为( )。 A. 圆形断面B.梯形断面 9.导水机构调节流量的实质是( )。 A.改变导叶出口面积 B. 改变导叶出口水流角度 10.尾水管相对损头与( )。 A. 水轮机的比转速有关 B.水轮机工作水头有关 三、简答题(每小题10分,共30分) 注:水动方向可从中任选三题,其他专业方向做前三题 1.简述水电站的生产过程及主要设备的名称及作用? 2.轴流转桨式水轮机有哪些主要部伺:?其作用是什么? 3.简述间隙空化原因及易发部位? 4.水电站中使用哪些油品?其作用是什么? 5.机械式水轮机调速器由哪几大部分构成?其作用各是什么? 四、计算题(每小题20分,共40分) 一、判断题(对打√,错打X,共15分)

IEC 60193 水泵水轮机模型验收规程 标准译文 (1)

目录前言 目次 1总则 1.1范围和目的 1.1.1范围 1.1.2目的 1.2引用文献 1.3术语、定义、符号和单位 1.3.1概述 1.3.2单位 1.3.3术语、定义、符号和单位表 1.4与水力性能有关的保证值的性质和范围1.4.1概述 1.4.2模型试验法验证的主要水力性能保证值1.4.3模型试验法不能验证的保证值 1.4.4附加性能数据 2试验的执行 2.1试验安装和模型的要求 2.1.1试验室选择 2.1.2试验装置安装 2.1.3模型要求 2.2模型和真机的尺寸检查 2.2.1概述 2.2.2需检查的模型和真机的尺寸 2.2.3表面的波浪度和粗糙度 2.3水力相似、试验条件和试验程序 2.3.1水力相似 2.3.2试验条件 2.3.3试验程序 2.4测量方法介绍 2.4.1主要水力性能保证值的测量 2.4.2附加数据与测量 2.4.3数据的采集和处理 2.5物理性质 2.5.1概述 2.5.2重力加速度 2.5.3水的物理性质

2.5.4大气的物理性质 2.5.5水银密度 国际标准IEC60193由IEC TC4即水轮机技术委员会编制。 第二版IEC60193将取消和替代1965年出版的第一版IEC60193及其补充1(1977),IEC60193A(1972)以及IEC60497(1976)和IEC60995(1991)。 本标准的第1至第3章覆盖了上述出版物,第十章给出。 3附加内容 本标准的文本基于下列文献: 上表的表决报告给出了本标准表决标准的所有情况。 附录B、F、G、K、L和M内容是本标准不可分割的一部分。 附录A、C、D、E、H、J、N和P是供参考内容。

CFD案例5-发动机仿真

ANSYS对航空工业解决方案(三)航空发动机仿真方案_2 发表时间:2008-10-23 作者: 安世亚太来源: 安世亚太 关键字: 航空航天 CAE 仿真解决方案 ANSYS 安世亚太 第三章航空发动机仿真方案航空发动机行业概况航空发动机研制中的典型CAE问题航空发动机结构力学计算需求及ANSYS实现航空发动机流体力学和温度场的计算需求及ANSYS实现航空发动机电磁场计算需求及ANSYS实现航空发动机耦合场计算需求及ANSYS实现航空发动机关键零部件的设计分析流程简要说明 4航空发动机流体力学和温度场的计算需求及ANSYS实现 航空燃气涡轮发动机内的流场很复杂,不仅动静流场同时存在,同时还伴有多相流、传热、燃烧等现象,即使从物理上进行很大的简化,模型最后仍然是三维、有粘、非定常的可压流动。航空发动机流场数值计算的发展经历了S2流面法、基于一元管道的流线曲率法、有限差分方法求解非正交曲线坐标系中的S1、S2流面基本方程、有限差分、有限体积和有限差分与流线曲率混合的方法对S1流面跨音速流场的计算,而现在由S1与S2流面相互迭代形成的准三元和全三元计算也发展起来了。现在的采用有限体积法求解NS方程全三维流场计算已经广泛采用,航空发动机的流场数值计算已趋于成熟,可以充分考虑旋转流动、转静干涉问题、多相流、燃烧、亚超跨音速等复杂现象。而且现在求解的规模也不断扩大,利用并行等成熟的CFD技术可以计算达几千万甚至上亿的计算网格。因此结果也更为真实有效。 ANSYSCFX凭借TASCFLOW在叶轮机旋转流动的传统优势,结合更为先进的网格处理技术和高效的求解器,更适合航空发动机流动的复杂性,求解问题的规模和计算精度大大提高,一直处于航空发动机流动模拟的最前沿。

水泵水轮机选型(已看)

国产抽水蓄能机组水泵—水轮机选型中 若干问题探讨 高道扬 天津市天发重型水电设备制造有限公司 摘要:本文着重分析了可逆式水泵—水轮机模型转轮及抽水蓄能电站水泵—水轮机主要技术参数的特点,并在此基础上提出根据抽水蓄能电站水泵—水轮机的技术要求初步筛选水泵—水轮机模型转轮及水泵—水轮机方案的方法。 随着我国社会主义建设事业的发展,特别是电力工业的飞速发展,抽水蓄能电站的建设高潮已经到来,在国家有关政策的坚强支持下,抽水蓄能机组国产化、本土化的工作业已全面展开。因此如何根据可逆式水泵—水轮机模型转轮的主要技术特点并在抽水蓄能电站对水泵—水轮机技术要求的基础上优选水泵—水轮机模型转轮及水泵—水轮机方案已成为众多水泵—水轮机选型工作者的首要工作,作者根据多年工作经验对选型工作中的若干问题作一初步探讨。 1 水泵—水轮机模型转轮主要技术参数特点 叶片式水力机械具有可逆性,即它既可以做水轮机运行也可以做水泵运行,但是由于中、高比速的水轮机进口角β1T较大,当它反向旋转做水泵工况运行时,由于出口角太大,导致水流的不稳定,在H-Q曲线上出现多处大驼峰并且泵工况的效率比正常水轮机工况大幅下降,因而中、高比速水轮机显然不适合作为可逆式水泵——水轮机转轮的研究基础(70年代初北京密云电站曾用HL211-LJ-225水轮机做反向旋转的泵工况现场实验未能取得满意效果)。理论分析和实验证明具有较长叶片和缓慢扩散流道的离心泵叶轮,其泵的叶片出口水流角β2P较小,出口相对流速W2P和绝对流速V2P都较小,因而水流进入涡壳后水力损失较小,当离心泵反转做水轮机运行时进口相对流速W1T也比较小,符合常规水轮机要求,因而离心泵叶轮在水泵工况和水轮机工况都有较好的性能,现代可逆式水泵—水轮机转轮就是以离心泵叶轮为基础逐步发展起来的。 1.1水泵—水轮机模型转轮与常规水轮机模型转轮相比具有以下特点:由于混流式水轮机的β1T较大,其(V1u/U1)T约为0.9,而离心泵的β2P较小,(V2u/U2)P约为0.6,由此可以推算出在同样的水头和转速条件下,可逆式水泵—水轮机的转轮直径约为常规水轮机转轮直径的 1.4倍,即:D P/D T=1.4。在同一额定水头下,水泵—水轮机与水轮机模型转轮比转速n s(m kw)相近,但单位转速为水轮机的1.25~1.3倍,而单位流量为水轮机的0.6~0.65倍。 1.2水泵—水轮机模型转轮的水泵工况与水轮机工况相比,在通常条件下,由于高压边速度三角形既不相等亦不相似(泵工况出口因为水流的偏转出口水流角β2p比安放角βd小一些,而水轮机工况进口在无撞击的条件下,进口角βIT与βd相等),因而经实验研究及理论分析证明两种工况具有以下特点: 1.2.1 在最优工况点,水泵工况的单位转速是水轮机工况的单位转速 1.10~1.18倍,即n10P/n10T=1.10~1.18(理论分析为1.12~1.16)。 139

CFD仿真技术在航空发动机中的应用

CFD仿真技术在航空发动机中的应用 摘要:随着科学技术的发展,航空航天和空间技术有了飞跃的发展,在这些飞 跃的发展技术中主要的技术就是CAE技术。航空工业可以说是CAE技术发展的摇篮,各种CAE技术正是在以航空工业为主的实际工业应用的推动下在不到半个世 纪时间里迅猛发展起来的。以ANSYS、LS-DYNA、Nastran、CFX、Fluent等为代表 的高端CAE软件早已活跃在全球航空工业中。 关键词:CFD仿真技术;航空发动机;应用 1 引言 目前国际知名企业的航空发动机研制周期从过去的10~15年缩短到6~8年 甚至4~5年,试验机也从过去的40~50台减少到10台左右。在发达国家的航 空企业里CAE已经作为产品研发设计与制造流程中不可逾越的一种强制性的工艺 规范加以实施,在生产实践作为必备工具普遍应用。 2、CFD技术国内外使用状况简介 CFD作为CAE技术的一种,已经越来越多的被国内外航空企业广泛的得以应用。第一个商用CFD软件包FLUENT,由与美国空军合作的流体技术服务公司Creare公司于1983年推出的。商业CFD软件的开发及应用,加速了航空工业的 发展,使得基于虚拟样机仿真的现代设计方法成为了可能。以波音公司航空研发 发展历史为例,不难发现,波音公司先后采用了经典的实验测试方法、半经验的 方法、空气动力学的计算、政府内部及企业的CFD代码及广泛的采用CFD商业代码。在波音公司2005年的软件应用报告中明确指明,在1998至2005年内,其 公司每年数值仿真成果的增加量都接近84%左右,采用CAE/CFD的速度超过了工 业的成长速度,CFD技术已经成为其设计的主要手段之一。另外从美国软件公司ANSYS公司的销售业绩报告上显示,航空工业上的应用产值是其公司的主要收益 来源之一。 CFD软件正以其强大的优势在研发中发挥的巨大的作用,例如在NISA的报告 中提到,原本需要7年完成的维吉尼亚级潜水艇的设计,通过CFD技术的应用, 5年就顺利完成;而预计需要11年完成的B-2轰炸机的飞行测试,则在短短的4 年内就通过了测试。 国内在CFD技术上的应用一般,特别是在航空发动方面的使用上,起步与国 外相比较晚,力度上也相差较多。 3、CFD技术的应用 目前在航空发动机的实际应用中是最广泛的一款CFD商业软件是ANSYS旗下 的商业软件FLUENT,其不仅容易使用,而且其准确性及行业的广泛性都是其它商业软件所不能比拟的。CFD软件的使用已经遍及了航空发动机的各个部分的研究,接下来本文通过对其它文献的分析逐一介绍CFD在航空发动机中的使用。 3.1 CFD技术在压缩机、涡轮方面的应用 气动稳定性的设计是当代航空发动机发展研制过程中的重要技术问题之一。 在航空发动机中,对气流最敏感的部件是风扇、压气机和涡轮。在以上3个部件中,CFD的主要应用集中在对压气机和涡轮效率分析上,多级压气机/涡轮最主要 的气动问题就是各级流动是否匹配,总的效率是否达到设计要求。在涡轮方面,CFD不仅可以计算涡轮效率,而且对涡轮叶片的冷却效果分析有着重要的应用。

水轮机专用中英文对照

水轮机、蓄能泵和水泵水轮机的专用中英文对照术语及简单名称解释 2一般术语 2.1水力机械 hydraulic machinery 2.2 水轮机 hydraulic turbine 2.3 蓄能泵 storage pump 2.4 水泵水轮机 reversible turbine,pump-turbine 2.5 旋转方向 direction of rotation 2.6 机组 unit 2.13立式、卧式和倾斜式机组vertical,horizontal and inclined unit 2.14可调式水力机械 regulated hydraulic machinery 2.15不可调式水力机械 non-regulated hydraulic machinery 2.16主阀 main valve 3.1水轮机 3.1.1反击式水轮机 reaction turbine 3.1.2 混流式水轮机 Francis turbine,mixed-flow turbine 3.1.3 轴流式水轮机 axial turbine 3.1.4 轴流转桨式水轮机 Kaplan turbine,axial-flow adjustable blad propeller turbine 3.1.5 轴流调桨式水轮机 Thoma turbine 3.1.6 轴流定桨式水轮机 Propeller turbine 3.1.7贯流式水轮机 tubular turbine,through flow turbine 3.1.8灯泡式水轮机 bulb turbine 3.1.9竖井贯流式水轮机 pit turbine 3.1.10全贯流式水轮机 straight flow turbine,rim-generator unit 3.1.11轴伸贯流式水轮机(S形水轮机) tubular turbine(S-type turbine) 3.1.12 斜流式水轮机 diagonal turbine 3.1.13 斜流转桨式水轮机 Deriaz turbine 3.1.14斜流定桨式水轮机fixed blade of Deriaz turbine 3.1.15冲击式水轮机impuls turbine,action turbine 3.1.16水斗式水轮机Pelton turbine,scoop turbine 3.1.17斜击式水轮机inclined jet turbine 3.1.18双击式水轮机cross-flow turbine 3.2蓄能泵 3.2.1混流式(离心式)蓄能泵centrifugal storage pump,mixed-flow storage pump 3.2.2轴流式蓄能泵 propeller storage pump,axial storage pump 3.2.3斜流式蓄能泵 diagonal storage pump 3.2.4多级式蓄能泵 multi-stage storage pump 3.3水泵水轮机(又称可逆式水轮机) 3.3.1单级水泵水轮机 singal stage pump-turbine 3.3.2多级水泵水轮机 multi-stage pump-turbine 3.4主阀与阀门 3.4.1蝴蝶阀butterfly valve 3.4.2 平板蝶阀 biplane butterfly valve,through flow butterfly valve 3.4.3 圆筒阀 cylindrical valve,ring gate 3.4.4 球阀 rotary valve,spherical valve 3.4.5 盘形阀 mushroom valve,hollow-cone valve,howell-Bunger valve 3.4.6 针形阀 needle valve

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