一、三峡原型水轮机的非定常湍流计算和压力脉动分析（论文文献综述）
田迪阳[1]（2021）在《考虑自由液面影响的贯流式水轮机瞬态特性研究》文中认为贯流式水轮机在运行期间可能会经历频繁启停、事故飞逸和甩负荷等瞬态过程,在此过程中机组各项外特性参数（转速、流量和扭矩等）及内部流态随时间剧烈变化,严重影响机组的安全稳定运行。同时,贯流式水轮机运行水头较低、上下游水库液面波动及重力作用都会对过渡过程中的机组特性造成影响。本文基于浸没边界-格子玻尔兹曼方法（IBLBM）,对贯流式水轮机瞬态过程流动特性进行了研究,相关工作内容如下:（1）建立包含上下游水库的贯流式水轮机全流道三维模型,首先对不同导叶开度的贯流式水轮机稳态过程的外特性参数进行模拟,所得结果与实验值吻合良好,且误差率小于传统CFX计算结果,其次对飞逸过渡过程进行数值模拟,所得飞逸过程曲线与试验结果高度契合,证明了该方法应用于水轮机三维流动瞬态模拟的可行性。（2）对事故飞逸过程中贯流式水轮机内部流场中的压力分布、尾水管涡带等演化规律进行深入研究。对比分析了有无上下游水库模型的模拟结果,获得了尾水管内负压区域和转轮叶片表面漩涡的周期性发展规律,揭示了水库自由液面对飞逸过程中机组内部流场压力分布及压力脉动规律影响较大。（3）引入刚体动力学模型,对贯流式水轮机甩负荷的全关闭过程进行瞬态数值模拟。在模拟中通过自定义函数设置三种不同导叶关闭规律,对不同关闭规律下的机组主要参数进行分析,对比了不同关闭方式下的动态品质,发现采取导叶分段关闭能够有效抑制转轮转速上升并且降低转轮附近的压力脉动幅值。进一步研究甩负荷过程中机组内部流场变化,发现甩负荷过程中导叶与转轮之间的无叶区存在周期性漩涡。
宛航[2]（2021）在《采用轮缘翼前置叶片设计理念改造转轮的探讨》文中进行了进一步梳理对于投运多年的水电站,机组在运行过程中普遍暴露出效率低、水力稳定性差等问题,加之受当时的设计、材料、工艺等多方面因素影响,设备老化问题日趋严重,给设备的安全稳定运行带来严重威胁,现阶段提升水轮机的水力性能主要通过技术改造更换水轮机转轮和导水机构或切割叶片出口边来实现。常规的转轮改造方法是选用型谱中出力更大的转轮匹配原有流道实现提升机组出力,但是近年来数值模拟技术在水力机械优化设计中广泛应用,为水轮机的增容改造提供新的思路和方向。本文以国内某小型水电站混流式水轮机为研究对象。受电站委托,在仅更换转轮的情况下提升水轮机的效率水平和出力能力,并尽可能减小机组振摆值。经过水力参数的探讨和设计理念的研究,最后决定对转轮采用重新设计流道、减少叶片数、装载轮缘翼前置叶片的改型方案。本文先利用ANSYS WORKBENCH里面的组件BLADEGEN-TURBOGRIDCFX对转轮进行单流道设计计算,在较短的时间内找到叶片的具体优化方向,通过单流道的反复计算后初步确立了转轮叶片的三维模型,然后在全流道数值模拟中进一步调试最终确立了叶片的三维模型。然后分别对原型水轮机及优化后的水轮机展开全流道数值计算,验证新转轮与原有流道之间的匹配关系并分析对比改造前后水轮机水力性能。通过十个工况的数值计算,证明了替换轮缘翼前置叶片转轮的水轮机组有更好的水力性能,改造后转轮内的水力损失远远小于改造前转轮的水力损失,且改造后转轮的水力损失随着导叶开度的增加持续减小,当导叶开度为106.0mm时,转轮内水力损失为3.34%,水力损失的降低就能提高机组的能量利用率。除小流量工况,改造后的水轮机效率略低于原水轮机外,改造后水轮机组在其它开度的新机组无论在出力和效率都有了较大幅度的提升。原型机组的最优工况下,效率为87.04%,出力为1795.49k W,新式机组在该工况下效率为90.81%,出力为2087.53k W,效率提升了3.77%,出力提升了16.27%,但因为转轮的更换,新式机组的最优工况已向大流量偏移,新式机组的最高效率为92.98%,出力为2755.43k W,在此开度下,原型机组的效率为85.07%,出力为2139.06k W,此开度下新机组比原机组在效率上提高了7.91%,出力提升了28.81%。在导叶开度较大情况下,轮缘翼前置叶片的压力分布,速度矢量情况,以及转轮内部流线的运动状态较原来转轮都要更加的顺畅、有序。改造后转轮的使用,大大改善了混流式水轮机组的内部流动状态,并且明显提高了该机组在非设计工况的效率特性。
冯金海[3]（2021）在《混流式水轮机偏负荷运行工况稳定性研究》文中提出为消减随机间歇能源对电网不稳定性影响,水电将从基础负荷角色转型成为高度灵活可调节能源,这就会使得更多混流式水轮机组常态化运行于偏负荷工况以平衡电网参数。偏负荷工况运行下水轮机机组,将会面临动态负荷不平衡问题,受到高幅值压力脉动、强烈水力振动、高分贝诱导噪声等威胁。随着水轮机设计、制造水平提高与材料进步,混流式水轮机应用由低比转速向高比转速甚至超高比转速迈进。高比转速水轮机运行高效区相对较窄、机组出力容易产生失稳状况。为响应外部电力能源规模化发展和技术进步,这就对高比转速水轮机提出了实质性进步要求,不但要具有较高效率,而且要具有较好稳定性和可靠性。本着保障高比转速混流式水轮机组在新形势下能够安全高效运行目的,本文基于流固耦合理论、熵产理论以及本征正交分解理论,通过计算流体力学数值仿真方法,从水轮机结构、能量和流场等角度出发,详细分析了偏负荷运行工况下高比转速混流式水轮机结构、能量和流场失稳规律和机理。本论文主要包括以下几个方面:（1）基于流固耦合理论,以负荷为变化参数,研究混流式水轮机转轮结构在偏负荷运行工况下结构特性,分析不同负荷工况下转轮结构应力、变形等结构强度评估关键问题,探究不同负荷工况转轮结构预应力模态和湿模态,分析转轮结构固有频率和共振振型变化规律。所得结果可为高比转速水轮机机组健康运行提供理论参考。（2）基于熵产理论,对偏负荷运行工况下混流式水轮机内部能量损失进行系统研究,定量分析偏负荷运行工况下混流式水轮机内部不同区域能量损失特点,精确捕捉混流式水轮机产生水力损失的具体位置,实现对偏负荷工况下混流式水轮机能量稳定性精准预测。所得结论可为混流式水轮机优化设计和拓宽高比转速混流式水轮机高效区提供一定理论支持。（3）基于快速傅里叶变换,针对混流式水轮机柔性运行过程负荷变化,研究不同负荷工况蜗壳、转轮及尾水管等关键部位压力脉动规律,分析压力脉动与转频、叶频以及倍频之间耦连机理,从静压、湍动能和涡量等角度,探究影响偏负荷工况混流式水轮机流场失稳规律。所得结论可为混流式水轮机偏负荷工况柔性运行过程降低水力激振提供一定理论指导。（4）基于涡动力学原理,针对混流式水轮机柔性运行过程负荷变化,分析不同负荷工况下尾水涡带演化机理。基于本征正交分解理论,对尾水涡带进行模态分解,探究偏负荷工况尾水涡带相干结构,捕获不同尺度涡演化规律。所得结果可为混流式水轮机柔性运行过程消减尾水摆动,改善混流式水轮机全流道流态失稳提供相关建议。
毛息军[4]（2021）在《复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性及其运行可靠性研究》文中进行了进一步梳理水轮发电机组在强大且复杂的水力、电场和磁场等因素的共同作用下,将产生十分复杂的振动,进而给机组自身的安全稳定运行带来巨大的安全隐患。尤其是机组运行在非设计工况下时水流激励还具有显着的非平稳特性,导致机组的振动变得更加复杂,并且加之机组每个单元之间不可避免地存在着相互联系、互相影响的关系,使得水轮发电机组在运行中还常常表现出一些难以解释的异常行为。因此,为了提高水轮发电机组运行的安全性、稳定性和可靠性,开展在复杂水流激励影响下机组的动态特性及其运行可靠性问题的研究工作是十分必要的。本文主要内容包括:首先,考虑轴承系统对机组的影响把机组主轴系统简化为集中参数模型,引入发电机气隙磁场能,采用平板壳单元模拟机组的转轮叶片,综合运用刚体动力学和弹性动力学相关理论建立水轮发电机组集中参数-有限元混合动力学一般模型,然后由拉格朗日方程推导机组动力学方程表达式。其次,通过分析不同工况下水轮发电机组的水流激励特性,基于虚拟激励法构建适用于模拟不同工况下作用在水轮发电机组上的随机水流激励的数学模型,再根据所建立的水轮发电机组集中参数-有限元混合动力学模型,应用随机振动理论探明不同工况下机组的动力学特性,揭示机组振动特性与结构参数、材料参数、水力参数之间的内在关系,并通过实例对不同工况下的水流激励特性和机组动力学特性进行分析,为研究机组的运行可靠性奠定理论基础。然后,根据水轮发电机组各部位的振动幅值应控制在一定限值之内的安全可靠运行准则,构造各部位振动的极限状态控制方程,应用首次超越可靠度理论,分别建立额定负荷工况、部分负荷工况和超负荷工况下水轮发电机组的可靠性模型,在此基础上建立复杂工况下水轮发电机组可靠性综合评估模型。最后,通过实例探究机组运行可靠性与各结构参数、材料参数、水力参数之间的内在关系,并运用Monte Carlo Simulation（MCS）法对所建可靠性模型的可行性和有效性进行验证。
张文鹏[5]（2021）在《进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究》文中提出轴流泵具有提水量大、适用扬程低和结构相对简单等优点,被广泛应用于广大平原和低洼地区跨流域调水、灌溉、排涝和市政工程的低扬程泵站中。在进行轴流泵设计时,通常假定叶轮进口水流无旋,但由于受到现场安装和运行条件的限制,大部分泵站的轴流泵进口都存在进水漩涡。由于进水漩涡在进入叶轮前就已经产生,不仅会引起叶轮进口流态紊乱,使泵装置效率下降、噪声增加,严重时还可能吸入气体,甚至造成机组不能运行。因此,消除或减轻进水漩涡对轴流泵的危害,有利于实现泵机组安全、稳定和高效运行的设计目标,而继续研究进水漩涡与轴流泵之间的相互作用关系是消除进水漩涡所带来危害的必要前提。为了研究进水漩涡在轴流泵内部的传播和演化过程,揭示进水漩涡与高速旋转叶轮内流场之间的干涉规律,建立起进水流态与轴流泵装置性能之间的联系,本论文采用理论分析、模型试验和数值模拟相结合研究方法,对轴流泵及泵装置在有、无进水漩涡条件下的流动现象及水力特性进行研究。通过能量试验得到进水漩涡对轴流泵及泵装置外特性的定量影响,采用高速摄像机追踪记录了进水漩涡在叶轮进口的行进和演变过程,借助非接触式的LDV流场测试技术对比分析了进水漩涡对流场的扰动情况;最后通过数值模拟研究了进水漩涡条件下的轴流泵及泵装置内部三维非定常流动特性,对比分析了不同涡识别准则在旋转叶轮内的适用性。获得的主要成果如下:1.阐明了轴流泵叶轮进口流态均匀的重要性,检验并修正了进水流态评价标准。以带有肘形进水流道的立式泵装置和带有竖井进水流道的卧式泵装置为研究对象,分别将相同尺寸的进水流道剖分成三种不同尺度的网格,并检验叶轮进口的轴向流速分布均匀度、速度加权平均角和进水流道水力损失等常用评价指标对网格尺度的依赖性。结果表明,当前常用的轴向流速分布均匀度公式对网格依赖性强,修正后的公式极大地降低了对网格尺度的依赖;进水流道网格尺度会影响叶轮叶片头部的压力分布;在工程应用中的进水流道也应该剖分足够细密的网格以更准确的反映细部流动。2.提出在叶轮进口安装漩涡发生器来产生可以相对稳定进入叶轮的进水漩涡,并进行了有、无进水漩涡条件下的轴流泵能量特性试验和叶轮进口及叶轮内的流速场测试试验,通过高速摄像机记录了不同工况和不同时刻进水漩涡在叶轮进口的形态及演变过程。轴流泵模型试验结果表明,安装漩涡发生器后的外特性曲线相对于安装前均整体向下偏移,相同尺寸的漩涡发生器会使较高转速时轴流泵的能量性能下降更严重。漩涡发生器可以在叶轮进口诱导产生扰乱流场的进水漩涡,进水漩涡可以较稳定地进入叶轮。漩涡发生器对流场的扰动能力与流量工况密切相关,流量越小,对流场的扰动越弱;但小流量的进口回流与漩涡发生器的扰动会相互作用,在不同的位置,诱导漩涡既有可能抑制回流,也有可能促进回流。不同转速时,进水漩涡附近的水流不符合相似律。3.开展了有、无进水漩涡条件下轴流泵内部三维流动定常和非定常的数值模拟,补充了模型试验研究进水漩涡在叶轮内演变的不足。数值模拟结果表明,由漩涡发生器产生的进水漩涡与进水池中附底涡在形态和压力梯度分布特点上均具有较好的相似性,通过在叶轮进口安装漩涡发生器来研究进水漩涡与轴流泵叶轮的相互作用关系是可行的。Q准则和Liutex准则在叶轮内的涡识别结果十分接近,由Q准则得到的涡形态更光滑、平顺,但对阈值的变化不敏感,而Liutex准则可以减少叶片表面处的剪切污染,还可以同时识别到强涡和弱涡。进水漩涡进入叶轮后迅速被旋转的叶片切断,且切断后的漩涡强度逐渐减弱;进水漩涡与叶轮相互干涉,当监测点处的进水漩涡速度方向与主流运动方向一致时,对该点处的水流有促进作用,当监测点处的诱导进水漩涡速度方向与主流运动方向相反时,对该点处的水流有抑制作用。数值模拟结果的准确性得到了模型试验外特性和内流场的双重验证。4.分析了进水漩涡对轴流泵装置整体性能及各过流部件水力性能的影响,建立了进水流态与泵装置整体性能之间的联系。通过轴流泵装置模型试验外特性结果和压力脉动试验结果分别验证了数值模拟定常计算和非常计算结果的可靠性。通过改变漩涡发生器径向尺寸,诱导产生不同强度的进水漩涡,从而改变叶轮进口流场的紊乱程度。泵装置外特性受进水流态的影响明显,进水流态越差,相应的泵装置性能下降越严重,并且流量越大,进水流态对泵装置性能的影响越显着;进水漩涡诱导的压力脉动主要为低频,且存在与叶轮频率相同的脉动成分,表明进水漩涡与叶轮旋转作用相互干扰。
李源[6]（2020）在《矿井对旋轴流通风机内部流场特性研究》文中研究说明对旋式轴流通风机因其安装使用方便、易于反风、稳定工作范围宽广等特点,使其成为矿井和冶金工程、石油和化工工程、交通隧道工程中广泛应用的通风设备,提升对旋式轴流风机的综合性能具有可观的经济效益和社会效益。随着计算流体动力学的发展和计算机技术的提升,数值仿真方法已广泛用于对旋式轴流风机的设计研发过程中。在完成对旋式轴流风机整体方案设计的基础上,建立对旋式轴流风机包括集流导流段、前级叶轮电机安装段、前级叶轮段、后级叶轮段、后级叶轮电机安装段、扩散段等几大部分在内的三维几何模型,采用六面体结构化网格根据几何模型特点完成疏密分布合理的网格划分,采用RNG k-?湍流模型封闭流体控制方程组,采用SIMPLE算法实现速度和压力之间的耦合,采用运动参考坐标系模型完成稳态计算,采用滑移网格模型完成非稳态计算。完成三种轴向间距尺寸和三种径向间隙尺寸模型的稳态和非稳态计算,进行不同方案风机性能参数、速度场、压力场、压力脉动、气动噪声源的对比分析。通过综合对比分析发现:（1）较大的轴向间距（0.4倍叶片弦长）有利于消除前后级叶轮之间的相互影响,有利于后级叶轮的叶栅均匀进气,有利于增加对旋式轴流风机的流量,降低风机噪声,但是轴向间距对风机的总压升影响不大。（2）风机进口及前级电机安装段区域的压力波动程度较弱,轴向间距较大时,风机进口的负压值较大,对提高对旋式轴流风机风量有利;风机两级叶轮区域的压力脉动幅值最大,压力沿气流流动方向从负压过渡到正压,轴向间距较大时,压力幅值的正压值越高,有利于增加通风量。（3）较小的径向间隙（0.008倍叶片直径）有利于增加风机压头,但是由于间隙较小,通流面积减小,对风机流量产生不利影响,同时较小的径向间隙也不利于降低风机的气动噪声。（4）风机叶轮区域的压力脉动随着径向间隙的减小,压力脉动的幅值增大,湍流程度越剧烈。径向间隙越小,正压的幅值越大,越有利于提高风机的压升。该论文有图54幅,表3个,参考文献96篇。
孙龙刚[7]（2020）在《混流式水轮机部分负荷涡流特性研究》文中研究说明随着间歇性可再生能源在电力市场中比例的上升,水电机组无疑将会面临更为艰巨的调峰调频任务,水轮机必将更加频繁地运行在部分负荷工况以平衡电网参数。尾水管涡带及叶道空化涡是混流式水轮机部分负荷工况下出现的两种典型空化涡流现象,涡结构的演化使水轮机不可避免地经历动态负荷不平衡,所诱发的强烈压力脉动具有更加繁杂的频谱构成,严重制约水轮机高效、稳定运行。本文以混流式水轮机部分负荷工况涡流不稳定特性为目标,采用高精度数值模拟技术和可视化试验方法,对尾水管涡带、叶道空化涡的时空演化特性及其对压力脉动的影响进行了数值和试验研究。获得的主要结论如下:（1）基于等压面法、Q准则、λ2准则、Ω准则和Liutex准则对混流式水轮机部分负荷下的涡流结构形态进行识别研究并评估其适用性。研究表明,由于Q准则和λ2准则过度考虑剪切变形,其能有效识别由惯性力主导的尾水管涡带形态,但在受粘性力影响较大的叶道空化涡的形态识别上精度不高,而Ω准则和Liutex准则均能准确地辨识出这两种涡流结构,提高了水轮机内部涡流结构演化发展的预测精度。（2）基于空泡体积时频分析,研究了涡流结构在水轮机内的相对位置、强度变化以明确其时空演化特性。研究发现,尾水管涡带及叶道空化涡工况下的空泡体积均做低频、周期性脉动,前者脉动频率为转频的0.3倍,后者为转频的1.0倍至1.5倍。尾水管涡带涡强度较高时,涡体积改变伴随着涡带的收缩和拉伸运动。叶道空化涡在转轮内的演化是一个显着的初生、发展、局部溃灭以及再生成的动态循环过程,涡结构总是附着在转轮上冠面,空泡的溃灭主要发生在叶片出水边与转轮下环面相交处,易引起流动参数的剧烈变化并影响水轮机的水力性能。（3）通过求解描述涡与空化耦合关系的相对涡量输运方程,发现方程中的拉伸扭曲项及科氏力项对湍流场中的涡量生成有较大贡献,膨胀收缩项及斜压矩项仅影响空化发生区域处的涡量分布,研究明确了水轮机内部涡量生成的物理机制。通过分析转轮内的流动拓扑,发现转轮叶片吸力面上的摩擦线在下环附近发生由流向转为展向的剧烈突变,形成明显的分离线并引起下游流体向分离线汇聚,表明部分负荷工况转轮进口冲角变化引起转轮上冠面上的流动分离是叶道空化涡形成的重要原因。（4）通过压力脉动的时域及频域分析,明确了涡流时空演化对水轮机水力振动的影响。分析表明,尾水管涡带及叶道空化涡的动态演化显着提高了水轮机内的压力脉动幅值。叶道空化涡不仅对整个计算域内的压力脉动分布有全局性影响,并且局部放大了转轮叶片吸力面的压力脉动幅值。进一步研究表明,转轮下环附近脉动幅值的提高是由于涡结构尾部的溃灭和再生成所致,而上冠附近幅值的提高则同时受空泡溃灭和强烈流动分离的影响。（5）基于空化一维理论和三维湍流数值计算建立了空化结构与不稳定压力脉动瞬态特征的关联。研究发现,尾水管涡带及叶道空化涡工况下的瞬态压力脉动信号与发生空化时的空泡体积二阶导数成正比,揭示了空泡体积的时空演化是诱发高幅值压力脉动的根本原因。进一步提出一种水轮机补气的措施成功抑制了转轮内涡结构的发展,改善了水轮机内部的流动分离、能量耗散以及压力脉动强度。
邓聪[8]（2020）在《低比转速混流式水轮机转轮叶道涡流动特性研究》文中研究表明水轮发电机组时常会承载着电网的调峰调频任务,机组出力的频繁改变导致水轮机难免地会在非最优工况下运行。当混流式水轮机运行在非最优的工况点时,流道进口处的水流与叶片之间无法满足零冲角入流,水流在叶片前缘头部区域脱流后形成叶道涡。叶道涡的出现会导致转轮叶片受力不均,将会造成机组的异常噪声与振动,极大地影响水轮发电机组的安全高效稳定运行。本文通过PIV试验对低比转速混流式水轮机偏工况下运行时的内部流动状态进行测量,利用本征正交分解原理对试验数据进行分析处理,结合NUMECA软件对水轮机内部流动进行数值模拟计算。本文研究的主要内容和结论如下:1、对模型水轮机进行局部区域可视化处理,根据水轮机的结构搭建PIV试验系统,对水轮机转轮进口处1/2叶高处平面的截面进行测量。A1-404工况与A2-404工况的绝对速度流线较为均匀,不同时刻的流场结构并无明显变化;A1-606工况和A2-606工况的绝对速度流场中均出现了不同尺度大小的旋涡,流动状态并不稳定。2、利用速度三角形分解绝对速度,对分解得到的相对速度的速度大小与流线结构进行分析。A1-404工况相对速度流线接近圆弧线,容易形成旋涡;A2-404工况的水流以接近零冲角状态流入,并未出现明显旋涡结构。A1-606工况与A2-606工况的相对速度流场中出现明显的大尺度旋涡结构,流动状态比较紊乱。3、基于本征正交分解原理,对相对速度流场进行降维分析,提取出原始输入流场数据中的主要流动模态结构。4、对模型水轮机的蜗壳、导水机构、转轮及尾水管建立三维模型和结构化网格的划分,对上述计算域进行全流道的三维定常湍流流动数值模拟计算,分析叶片的表面压力云图、不同叶高流面的流速与流线结构。结果表明叶道涡的分布位置与进口水流的冲角有关。
吴子娟[9]（2020）在《活动导叶分布圆直径与下环间隙对混流式水轮机性能的影响》文中研究指明对于混流式水轮机,活动导叶与固定导叶以及转轮的相对位置直接影响导水机构和转轮内部流动,转轮间隙内的泄漏涡、泄漏流等复杂的湍流也极易对水轮机的性能与稳定性产生影响。本文以文泾水电站型号为HLX180-LJ-145的混流式水轮机为研究对象,采用CFD技术,基于N-S方程、SST湍流模型与Zwart空化模型,提出5种活动导叶分布圆直径方案与5种下环间隙方案,考虑了不同工况,对各改造方案下机组的能量特性、空化性能、水力稳定性进行比对,找到转轮与其他过流部件的最优匹配。该研究取得的成果在水轮机技术改造中具有可实施性,对水轮机的结构设计具有一定的参考价值。相关研究成果包括:1)对于本文研究的混流式水轮机,D0/D1（活动导叶分布圆直径/转轮直径）变化范围为1.12～1.15时,水轮机的效率随活动导叶分布圆直径的增大呈递增趋势,活动导叶与转轮的能量损失随活动导叶分布圆直径增大而减小。引入Zwart空化模型对混流式水轮机全流道进行数值计算。可以发现:同一流量工况下,增大活动导叶分布圆直径,转轮叶片表面的空泡数量与体积均减小,机组的空化性能得到提高。2)通过非定常计算研究了活动导叶与转轮之间的无叶区压力脉动产生机理与变化规律,发现当机组在设计工况与0.6Qd共2个流量工况下运行时,增大活动导叶分布圆直径,可以减弱活动导叶与转轮流域的动静干涉作用,降低活动导叶与转轮之间无叶区的压力脉动幅值,提高机组运行的水力稳定性。3)当机组在非设计工况运行时,下环间隙增大,水轮机效率下降。间隙泄漏量随下环间隙增大而增大,间隙内水流平均流速、漩涡强度均随着下环间隙的增大而增大。4)通过提取间隙内部、无叶区以及转轮叶片表面监测点的压力脉动结果进行分析可知,间隙内部与无叶区监测点压力脉动幅值随下环间隙增大而增大。水轮机在小流量工况下运行时,减小下环间隙可以降低转轮叶片表面监测点的压力脉动幅值;当水轮机在设计工况或大流量工况下运行时,增大下环间隙可以减小叶片表面监测点压力脉动幅值。5)尾水管内测点的压力脉动主要来自尾水管内不稳定涡带引起的不均匀压力场。机组在小流量工况下运行时,减小下环间隙可以削弱尾水管内空腔涡带的强度,降低尾水管壁测点压力脉动幅值;当机组在设计工况或大流量工况下运行时,尾水管内监测点压力脉动幅值随间隙值增大而减小。若机组在小流量工况下运行时振动强烈,可通过减小下环间隙的方式减小水力因素造成的振动;若机组在设计工况与大流量工况下运行时振动强烈,可适当增大下环间隙来提高机组水力稳定性。
岳宁[10]（2020）在《基于流固耦合的高水头水泵水轮机内部流动及转轮动力学分析》文中认为抽水蓄能电站作为目前高效的储能方式,迎来了大力发展的机遇。为了追求高水头、大流量、高效率等性能提升,水泵水轮转轮的叶片被设计的狭长且越来越薄,而且水泵水轮机在工作中过渡过程复杂且不同工况间转换迅速频繁,导致核心部件转轮应力、应变增大,并可能引发共振。本文基于流固耦合计算方法研究水泵水轮机在非设计工况下的内部流动及转轮动力学特性,具有重要理论价值和现实意义,主要工作和结论如下:采用CFX和Mechnical软件,湍流模型选取RNG k-ε对6个不同工况点进行单向稳态流固耦合计算,与试验结果对比验证本次计算有效性,并分析发现转轮区域存在诸多二次流,在大流量工况下会使叶片上游部位承受较大剪切力。转轮应力分布最大区域是叶片进口边与上冠交界处,也是最容易受到破坏的部位,经过强度校核,满足实际运行要求。叶片最大变形部位在进口边中部,变形量随流量增大呈微小幅度增加的趋势。针对流固耦合单双向计算方法在高水头水泵水轮机中的应用进行对比探究。采用非定常分析单双向流固耦合计算得到的外特性、内流场以及应力应变后总结出,叶片形变对水泵水轮机性能影响很小,对内流场扰动仅会改变形变较大的叶片进口边局部压力分布。在流体域激振频率分析中,单双向耦合均在流域捕捉到非典型13倍转频流体激振力特征频率,该激励产生位置为转轮无叶区及进口流域,此处存在活动导叶尾缘和叶片前缘分离涡的合并演化。而且40倍转频至60倍转频压力脉动频率幅值相较于单向耦合计算结果也更加突出。基于ANSYS中计算模块获得转轮固有频率,与非稳态流体激励频率比较并计算频率余量,发现在叶片进口边处产生了基频为13倍旋转频率的局部Z向共振,双向流固耦合相同位置测点位移信息也呈现一致的振动规律,同时还存在一些强度不大的高阶共振。由于双向流固耦合还考虑到转轮流道细微形变影响,叶片进口边发生耦合振动,从而导致双向耦合计算幅值结果远大于单向。将非定常双向流固耦合计算获得的载荷历程转换为雨流载荷矩阵,用损伤叠加法进行疲劳寿命计算后,得出高水头水泵水轮机叶片进水边和上冠以及下环的T型连接处是整个转轮最脆弱的部位,而且小流量工况下激振力更加复杂,更容易造成转轮疲劳损伤,同时高应力幅值对转轮的破坏程度要明显大于应力循环次数的影响。
二、三峡原型水轮机的非定常湍流计算和压力脉动分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、三峡原型水轮机的非定常湍流计算和压力脉动分析（论文提纲范文）
（1）考虑自由液面影响的贯流式水轮机瞬态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究背景 |
| 1.2.1 水力过渡过程的有关研究 |
| 1.2.2 浸没边界-格子玻尔兹曼方法的研究与应用 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 流体流动方程和数值模拟方法 |
| 2.1 计算流体动力学简介 |
| 2.2 浸没边界法 |
| 2.3 格子玻尔兹曼方法 |
| 2.3.1 格子气动机(LGA)思想 |
| 2.3.2 LBM控制方程 |
| 2.3.3 LBM离散速度模型 |
| 2.3.4 格子结构 |
| 2.3.5 边界处理格式 |
| 2.3.6 湍流模型 |
| 3 原型贯流式水轮机飞逸过渡过程瞬态研究 |
| 3.1 计算模型 |
| 3.2 飞逸过程数值计算方法 |
| 3.2.1 飞逸过程控制方程 |
| 3.2.2 边界条件与湍流模型选择 |
| 3.2.3 飞逸过程计算流程 |
| 3.3 计算结果验证 |
| 3.3.1 格子尺度无关性验证 |
| 3.3.2 稳态计算结果验证 |
| 3.3.3 飞逸过渡过程瞬态计算结果验证 |
| 3.4 计算结果分析 |
| 3.4.1 水轮机外特性分析 |
| 3.4.2 流速分析 |
| 3.4.3 压力分析 |
| 3.4.4 压力脉动分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 原型贯流式水轮机甩负荷过程瞬态研究 |
| 4.1 物理模型与控制方法 |
| 4.1.1 物理模型 |
| 4.1.2 导叶控制规律 |
| 4.2 水轮机工作参数分析 |
| 4.2.1 不同关闭规律下外特性参数对比 |
| 4.2.2 不同关闭规律下转轮转速对比 |
| 4.2.3 不考虑自由液面影响下的水轮机外特性参数变化 |
| 4.3 导叶力特性分析 |
| 4.3.1 导叶轴向水推力分析 |
| 4.3.2 导叶径向水推力分析 |
| 4.4 流场内部流动特性分析 |
| 4.4.1 流道整体压力及流速分布云图 |
| 4.4.2 转轮表面压力分布 |
| 4.4.3 导叶表面压力分布 |
| 4.5 压力脉动分析 |
| 4.5.1 压力脉动时域分析 |
| 4.5.2 压力脉动频域分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的主要成果 |
（2）采用轮缘翼前置叶片设计理念改造转轮的探讨（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 水电站增容改造的意义和必要性 |
| 1.2 国内外的研究历程与发展现状 |
| 1.3 课题研究内容及创新点 |
| 1.4 本章总结 |
| 第2章 水轮机流动机理研究 |
| 2.1 流体力学研究方法概述 |
| 2.2 计算流体力学在水轮机中的应用 |
| 2.2.1 水轮机内部流动的基本方程 |
| 2.2.2 流动基本方程的离散方法 |
| 2.3 湍流数值模拟方法 |
| 2.4 水轮机内部流场计算算法 |
| 2.4.1 SIMPLE算法 |
| 2.4.2 SIMPLEC算法 |
| 2.5 水轮机数值模拟的边界条件 |
| 2.6 本章总结 |
| 第3章 水轮机计算域模型建立及网格划分 |
| 3.1 电站参数及运行情况简介 |
| 3.1.1 电站基本参数 |
| 3.1.2 电站运行情况简介 |
| 3.2 原型水轮机的三维建模 |
| 3.2.1 蜗壳及导叶的计算域模型建立三维设计 |
| 3.2.2 转轮的三维设计 |
| 3.2.3 尾水管的三维设计 |
| 3.3 水轮机组的网格划分 |
| 3.3.1 网格的种类与应用 |
| 3.3.2 划分网格软件的选取 |
| 3.3.3 水轮机组各流部件网格的生成 |
| 3.3.4 网格无关性验证 |
| 3.4 本章总结 |
| 第4章 水轮机转轮的优化设计 |
| 4.1 设计参数确定 |
| 4.1.1 比转速分析 |
| 4.1.2 效率水平及空化性能 |
| 4.1.3 导叶相对高度b_0/D_1的选择 |
| 4.1.4 转轮直径D_2/D_1的选择 |
| 4.1.5 转轮叶片数的选择 |
| 4.2 转轮的优化设计 |
| 4.2.1 转轮的设计流程 |
| 4.2.2 转轮轴面流道优化 |
| 4.2.3 单流道数值模拟 |
| 4.2.4 轮缘翼前置叶片的参数 |
| 4.3 本章总结 |
| 第5章 水轮机数值计算和流场分析 |
| 5.1 计算工况点的选择 |
| 5.2 计算结果分析 |
| 5.2.1 蜗壳以及导水机构的压力与速度分布 |
| 5.2.2 改造前后叶片压力的计算结果 |
| 5.2.3 改造前后叶片速度矢量图 |
| 5.2.4 叶片中面速度矢量图和压力云图 |
| 5.2.5 尾水管截面压力和速度矢量分布 |
| 5.2.6 改造前后水轮机组速度流线图 |
| 5.3 本章总结 |
| 第6章 改造前后水轮机的性能比较 |
| 6.1 改造前后过流部件水力损失的对比 |
| 6.1.1 改造前后蜗壳组件的水力损失 |
| 6.1.2 改造前后转轮的水力损失 |
| 6.1.3 改造前后尾水管的水力损失 |
| 6.2 改造前后水轮机组的性能参数对比 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论与内容 |
| 不足和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）混流式水轮机偏负荷运行工况稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 混流式水轮机结构稳定性研究现状 |
| 1.2.2 混流式水轮机能量稳定性研究现状 |
| 1.2.3 混流式水轮机流场稳定性研究现状 |
| 1.2.4 本征正交分解理论研究现状 |
| 1.3 研究目标及研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 混流式水轮机数值计算原理及前处理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值计算原理 |
| 2.2.1 流体动力学控制方程 |
| 2.2.2 控制方程离散数值方法 |
| 2.2.3 三维湍流模型及其应用 |
| 2.3 混流式水轮机三维建模及网格划分 |
| 2.3.1 混流式水轮机三维建模 |
| 2.3.2 混流式水轮机网格划分 |
| 2.4 网格无关性验证 |
| 2.5 偏负荷运行工况选取 |
| 2.5.1 计算工况点选取 |
| 2.5.2 外特性检验 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 混流式水轮机结构稳定性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 流固耦合理论 |
| 3.2.1 流固耦合基本控制方程 |
| 3.2.2 流固耦合方程求解方式 |
| 3.3 流固耦合计算约束及荷载 |
| 3.3.1 转轮结构几何模型及网格划分 |
| 3.3.2 转轮结构流固耦合计算约束类型及荷载 |
| 3.4 混流式水轮机转轮结构强度分析 |
| 3.4.0 转轮流体单元压力 |
| 3.4.1 转轮结构等效应力 |
| 3.4.2 转轮结构等效变形 |
| 3.4.3 转轮结构强度校核 |
| 3.5 混流式水轮机转轮结构振动分析 |
| 3.5.1 转轮结构固有频率 |
| 3.5.2 转轮结构模态振型 |
| 3.5.3 转轮结构共振判定 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 混流式水轮机能量稳定性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 熵产理论 |
| 4.3 能量损失分布特征 |
| 4.3.1 熵产模型可靠性验证 |
| 4.3.2 能量损失分布 |
| 4.3.3 不同类型熵产分布 |
| 4.4 偏负荷工况混流式水轮机熵产率分布 |
| 4.4.1 混流式水轮机蜗壳熵产率分布 |
| 4.4.2 混流式水轮机双列叶栅熵产率分布 |
| 4.4.3 混流式水轮机转轮熵产率分布 |
| 4.4.4 混流式水轮机尾水管熵产率分布 |
| 4.5 偏负荷工况混流式水轮机能量损失机理 |
| 4.5.1 混流式水轮机蜗壳流速分布 |
| 4.5.2 混流式水轮机双列叶栅流速分布 |
| 4.5.3 混流式水轮机转轮流速分布 |
| 4.5.4 混流式水轮机尾水管流速分布 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 混流式水轮机流场稳定性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 混流式水轮机压力脉动 |
| 5.2.1 混流式水轮机非定常数值计算 |
| 5.2.2 压力脉动检测点布置 |
| 5.2.3 尾水管压力脉动频域分析 |
| 5.2.4 转轮压力脉动频域分析 |
| 5.2.5 蜗壳压力脉动频域分析 |
| 5.3 混流式水轮机压力分布时间演化 |
| 5.3.1 混流式水轮机蜗壳压力分布 |
| 5.3.2 混流式水轮机双列叶栅压力分布 |
| 5.3.3 混流式水轮机转轮压力分布 |
| 5.3.4 混流式水轮机尾水管压力分布 |
| 5.4 混流式水轮机湍动能时间演化 |
| 5.4.1 混流式水轮机蜗壳湍动能分布 |
| 5.4.2 混流式水轮机双列叶栅湍动能分布 |
| 5.4.3 混流式水轮机转轮湍动能分布 |
| 5.4.4 混流式水轮机尾水管湍动能分布 |
| 5.5 混流式水轮机涡量时间演化 |
| 5.5.1 混流式水轮机蜗壳涡量分布 |
| 5.5.2 混流式水轮机双列叶栅涡量分布 |
| 5.5.3 混流式水轮机转轮涡量分布 |
| 5.5.4 混流式水轮机尾水管涡量分布 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 混流式水轮机尾水涡带分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 本征正交分解理论 |
| 6.3 尾水涡带时间演化 |
| 6.3.1 80%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.2 70%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.3 60%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.4 50%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.5 40%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.4 尾水流线时间演化 |
| 6.4.1 80%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.2 70%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.3 60%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.4 50%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.5 40%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.5 尾水模态分解 |
| 6.5.1 80%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.2 70%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.3 60%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.4 50%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.5 40%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性及其运行可靠性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题依据及研究意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 水轮发电机组水流激励特性研究现状 |
| 1.2.2 水轮发电机组动力学特性研究现状 |
| 1.2.3 水轮发电机组振动可靠性研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 水轮发电机组动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水轮发电机组力学模型 |
| 2.3 水轮发电机组动力学模型 |
| 2.3.1 主轴系统集中参数模型 |
| 2.3.2 叶片弹性体有限元模型 |
| 2.3.3 机组集中参数-有限元混合动力学模型 |
| 2.4 水轮发电机组动力学方程 |
| 2.4.1 水轮发电机组系统总动能 |
| 2.4.2 水轮发电机组系统总势能 |
| 2.4.3 水轮发电机组动力学方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水轮发电机组水流激励特性研究 |
| 3.2.1 额定负荷工况下水流激励特性 |
| 3.2.2 部分负荷工况下水流激励特性 |
| 3.2.3 超负荷工况下水流激励特性 |
| 3.3 复杂水流激励下机组振动特性研究 |
| 3.3.1 水轮发电机组固有特性 |
| 3.3.2 水轮发电机组动态方程解耦变换 |
| 3.3.3 不同工况下水轮发电机组动态响应特性 |
| 3.4 机组水流激励特性实例分析 |
| 3.4.1 机组水流激励特性仿真分析 |
| 3.4.2 机组水流激励特性试验分析 |
| 3.5 机组动态响应特性实例分析 |
| 3.5.1 机组动态响应特性仿真分析 |
| 3.5.2 机组动态响应特性试验分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 复杂水流激励下水轮发电机组可靠性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结构功能函数 |
| 4.3 不同工况下机组的可靠性模型 |
| 4.3.1 额定负荷工况下的可靠性模型 |
| 4.3.2 部分负荷工况下的可靠性模型 |
| 4.3.3 超负荷工况下的可靠性模型 |
| 4.3.4 复杂工况下的可靠性模型 |
| 4.4 机组运行可靠性实例分析 |
| 4.4.1 机组失效概率仿真分析 |
| 4.4.2 机组运行可靠性仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 5.3 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文情况 |
（5）进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.2.1 漩涡机理研究 |
| 1.2.2 漩涡条件下旋转机械性能研究 |
| 1.2.3 进水漩涡及消涡措施研究 |
| 1.2.4 水泵内流场测试研究 |
| 1.2.5 漩涡发生器及其诱导漩涡研究 |
| 1.3 研究问题的提出 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 轴流泵叶轮进口的流态评价 |
| 2.1 进水流态均匀的重要性分析 |
| 2.2 进水流态控制 |
| 2.3 进水流态评价与修正 |
| 2.4 工程应用验证 |
| 2.4.1 研究对象介绍 |
| 2.4.2 数值计算方法 |
| 2.4.3 模型试验验证 |
| 2.4.4 数值模拟与模型试验结果对比 |
| 2.4.5 立式轴流泵装置中的进水流态评价验证 |
| 2.4.6 卧式轴流泵装置中的进水流态评价验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 进水漩涡对轴流泵性能影响的试验研究 |
| 3.1 泵段试验系统介绍 |
| 3.2 漩涡发生器介绍 |
| 3.2.1 安装漩涡发生器的原因 |
| 3.2.2 漩涡发生器尺寸 |
| 3.3 漩涡入流能量特性试验 |
| 3.3.1 能量特性试验仪器介绍 |
| 3.3.2 能量特性试验方法及不确定度分析 |
| 3.3.3 能量特性试验结果分析 |
| 3.4 漩涡入流高速摄像试验 |
| 3.4.1 高速摄像设备介绍 |
| 3.4.2 高速摄像试验方案设计 |
| 3.4.3 高速摄像试验结果分析 |
| 3.5 漩涡入流LDV试验 |
| 3.5.1 LDV测试原理 |
| 3.5.2 LDV测试系统介绍 |
| 3.5.3 LDV测试参数设置 |
| 3.5.4 LDV测试精度 |
| 3.5.5 LDV测点布置 |
| 3.5.6 LDV测试结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 进水漩涡对轴流泵性能影响的数值模拟研究 |
| 4.1 研究对象及内容 |
| 4.2 数值模拟参数设置 |
| 4.3 数值模拟结果的可靠性验证 |
| 4.3.1 外特性结果的对比验证 |
| 4.3.2 可视化流场结果对比验证 |
| 4.3.3 流速场结果对比验证 |
| 4.4 数值模拟结果分析 |
| 4.4.1 进水漩涡动力特性分析 |
| 4.4.2 涡和涡的识别 |
| 4.4.3 进水漩涡随叶轮旋转的形态变化分析 |
| 4.4.4 进水漩涡与叶轮的干涉作用分析 |
| 4.4.5 进水漩涡结构分解 |
| 4.4.6 进水漩涡对流场的扰动分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 进水漩涡对轴流泵装置性能的影响研究 |
| 5.1 轴流泵装置介绍 |
| 5.2 数值模拟计算设置 |
| 5.2.1 网格剖分 |
| 5.2.2 数值模拟参数设置 |
| 5.2.3 数值模拟可靠性验证 |
| 5.3 诱导进水漩涡对轴流泵装置的影响分析 |
| 5.3.1 进水流态对泵装置性能的影响分析 |
| 5.3.2 诱导进水漩涡对各过流部件的影响分析 |
| 5.3.3 进水漩涡诱导的压力脉动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.1.1 主要成果 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）矿井对旋轴流通风机内部流场特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 2 研究对象及研究方法 |
| 2.1 几何模型 |
| 2.2 网格模型 |
| 2.3 流体控制方程 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.5 风机仿真模型 |
| 2.6 控制方程离散 |
| 2.7 边界条件 |
| 2.8 数值求解方法 |
| 3 轴向间距仿真研究 |
| 3.1 稳态仿真结果 |
| 3.2 非稳态仿真结果 |
| 3.3 小结 |
| 4 径向间隙仿真研究 |
| 4.1 稳态仿真结果 |
| 4.2 非稳态仿真结果 |
| 4.3 小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（7）混流式水轮机部分负荷涡流特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 尾水管涡带研究现状 |
| 1.2.1 尾水管涡带成因 |
| 1.2.2 尾水管涡带特征及其影响 |
| 1.2.3 尾水管涡带结构识别和分析 |
| 1.3 叶道空化涡研究现状 |
| 1.3.1 叶道空化涡特征及诱导因素 |
| 1.3.2 叶道空化涡对水力性能的影响 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 2 水轮机模型试验及数值模拟方法 |
| 2.1 水轮机模型试验 |
| 2.1.1 试验装置 |
| 2.1.2 混流式模型水轮机 |
| 2.1.3 水轮机标定和试验方法 |
| 2.2 水轮机数值模拟基础 |
| 2.2.1 流动控制方程 |
| 2.2.2 湍流及空化模型 |
| 2.2.3 数值格式及近壁面处理 |
| 2.2.4 网格生成及无关性验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 涡流结构可视化及其时空演化特性研究 |
| 3.1 数值方法的试验验证 |
| 3.2 涡流结构可视化研究 |
| 3.2.1 涡识别准则简介 |
| 3.2.2 Ω准则在涡流结构识别上的应用 |
| 3.2.3 不同涡识别准则涡结构比较分析 |
| 3.3 涡结构时空演化特性 |
| 3.3.1 空泡体积时频特性 |
| 3.3.2 空泡体积强度及相对位置 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 涡流结构及其演化对内流的影响研究 |
| 4.1 速度及压力分布 |
| 4.2 流动拓扑分析 |
| 4.3 涡与空化耦合分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 涡流结构演化诱发压力脉动特性研究 |
| 5.1 数值分析压力脉动测点 |
| 5.2 尾水管涡带压力脉动特性 |
| 5.3 叶道空化涡压力脉动特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 涡流诱发不稳定压力脉动机理及其抑制研究 |
| 6.1 涡结构演化与不稳定压力脉动关联 |
| 6.2 涡流结构抑制研究—以叶道空化涡为例 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 研究总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 研究主要创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
（8）低比转速混流式水轮机转轮叶道涡流动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 叶道涡试验研究现状 |
| 1.3.2 叶道涡数值计算研究现状 |
| 1.3.3 PIV技术研究现状 |
| 1.3.4 本征正交分解研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 水轮机模型试验系统 |
| 2.1 多相流流动试验平台及测试控制系统 |
| 2.2 水轮机组试验装置设计与改造 |
| 2.2.1 水轮机组过流部件局部透明化 |
| 2.2.2 水轮机转轮局部透明化 |
| 2.3 PIV试验系统 |
| 2.3.1 PIV测试技术原理 |
| 2.3.2 PIV测试系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 混流式水轮机转轮叶道涡PIV试验测试 |
| 3.1 试验工况 |
| 3.2 试验过程 |
| 3.3 试验数据处理 |
| 3.3.1 获取图片数据 |
| 3.3.2 速度数据分解 |
| 3.4 试验数据分析 |
| 3.4.1 绝对速度流场分析 |
| 3.4.2 相对速度流场分析 |
| 3.5 基于本征正交分解的PIV数据处理与分析 |
| 3.5.1 本征正交分解原理 |
| 3.5.2 本征正交分解数据处理 |
| 3.5.3 本征正交分解处理结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 混流式水轮机叶道涡数值模拟与分析 |
| 4.1 水轮机基本参数 |
| 4.2 水轮机三维模型与网格 |
| 4.2.1 过流部件三维建模 |
| 4.2.2 过流部件网格划分 |
| 4.3 水轮机数值模拟计算 |
| 4.3.1 控制方程 |
| 4.3.2 湍流模型 |
| 4.3.3 边界条件 |
| 4.4 数值模拟结果与分析 |
| 4.4.1 A1-404 工况分析 |
| 4.4.2 A1-606 工况分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（9）活动导叶分布圆直径与下环间隙对混流式水轮机性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水轮机活动导叶的研究进展 |
| 1.2.2 水轮机空化流动的研究进展 |
| 1.2.3 水轮机间隙流动的研究进展 |
| 1.2.4 水轮机压力脉动的研究进展 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 2 水轮机内部流场数值模拟研究 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 湍流数值计算方法 |
| 2.2.1 直接数值模拟(DNS) |
| 2.2.2 大涡模拟(LES) |
| 2.2.3 Reynolds平均法(RANS) |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 标准k-ε模型 |
| 2.3.2 RNG k-ε模型 |
| 2.3.3 标准k-ω模型 |
| 2.3.4 SST模型 |
| 2.4 空化模型 |
| 2.4.1 直接两相流模型 |
| 2.4.2 平均化模型 |
| 2.4.3 Zwart空化模型 |
| 2.5 空化系数的确定 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 活动导叶分布圆直径对混流式水轮机能量特性及内部流动的影响 |
| 3.1 计算模型及设计参数 |
| 3.1.1 计算模型及基本设计参数 |
| 3.1.2 技术改造方案 |
| 3.1.3 几何建模与网格划分 |
| 3.1.4 边界条件与计算工况的设置 |
| 3.2 计算结果及分析 |
| 3.2.1 试验验证与外特性分析 |
| 3.2.2 内部流动分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 活动导叶分布圆直径对混流式水轮机空化性能的影响 |
| 4.1 边界条件与计算工况 |
| 4.2 水轮机空化性能计算结果分析 |
| 4.2.1 空化系数计算结果分析 |
| 4.2.2 活动导叶分布圆直径对混流式水轮机内部空化特性的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 活动导叶分布圆直径对混流式水轮机水力稳定性的影响 |
| 5.1 边界条件与计算工况 |
| 5.2 监测点的设置 |
| 5.3 时间步长无关性验证与试验验证 |
| 5.3.1 时间步长无关性验证 |
| 5.3.2 试验验证 |
| 5.4 计算结果分析 |
| 5.4.1 监测点压力无量纲化 |
| 5.4.2 活动导叶分布圆直径对无叶区压力脉动的影响 |
| 5.4.3 活动导叶分布圆直径对转轮域压力脉动的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 下环间隙对混流式水轮机水力稳定性的影响 |
| 6.1 下环间隙设计方案与计算域网格 |
| 6.2 下环间隙对水轮机能量特性的影响 |
| 6.3 下环间隙对水轮机内部流场的影响 |
| 6.4 下环间隙对水轮机压力脉动的影响 |
| 6.4.1 间隙内压力脉动分析 |
| 6.4.2 下环间隙对无叶区压力脉动的影响 |
| 6.4.3 下环间隙对转轮域压力脉动的影响 |
| 6.4.4 下环间隙对尾水管压力脉动的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 论文的主要研究成果总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（10）基于流固耦合的高水头水泵水轮机内部流动及转轮动力学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外流固耦合及水力机械研究现状分析 |
| 1.2.1 流固耦合研究现状 |
| 1.2.2 水泵水轮机压力脉动研究现状 |
| 1.2.3 转轮应力及疲劳寿命研究现状 |
| 1.3 研究现状综述与简析 |
| 1.4 本文主要研究内容及方案 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方案 |
| 第2章 数值模拟策略及试验验证 |
| 2.1 数值模拟前处理 |
| 2.1.1 计算域三维建模 |
| 2.1.2 计算域网格划分 |
| 2.2 数值模拟策略 |
| 2.2.1 流体动力学控制方程及求解设置 |
| 2.2.2 结构动力学理论及求解设置 |
| 2.2.3 流固耦合计算方法 |
| 2.3 网格数无关性验证 |
| 2.4 数值模拟及试验验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 水泵水轮机稳态流场及静力学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 稳态流场分析 |
| 3.2.1 转轮流域 |
| 3.2.2 导叶流域 |
| 3.2.3 尾水管流域 |
| 3.3 转轮静力学分析 |
| 3.3.1 叶片受力分析 |
| 3.3.2 转轮应力应变分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 水泵水轮机单双向流固耦合激振力及振动分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单双向耦合功率损失对比分析 |
| 4.3 单双向耦合激振力分析 |
| 4.3.1 内流场分析 |
| 4.3.2 压力脉动分析 |
| 4.4 单双向耦合振动分析 |
| 4.4.1 转轮叶片受力及应力分析 |
| 4.4.2 叶片形变及振动分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 水泵水轮机转轮共振及疲劳分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 转轮固有振动频率分析 |
| 5.2.1 干模态分析 |
| 5.2.2 预应力干模态分析 |
| 5.2.3 湿模态分析 |
| 5.2.4 模态分析对比 |
| 5.3 转轮共振分析 |
| 5.4 转轮疲劳寿命分析 |
| 5.4.1 材料疲劳特性 |
| 5.4.2 载荷及疲劳计算方法 |
| 5.4.3 计算结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
四、三峡原型水轮机的非定常湍流计算和压力脉动分析（论文参考文献）
- [1]考虑自由液面影响的贯流式水轮机瞬态特性研究[D]. 田迪阳. 西安理工大学, 2021
- [2]采用轮缘翼前置叶片设计理念改造转轮的探讨[D]. 宛航. 兰州理工大学, 2021(01)
- [3]混流式水轮机偏负荷运行工况稳定性研究[D]. 冯金海. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [4]复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性及其运行可靠性研究[D]. 毛息军. 广西大学, 2021(12)
- [5]进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究[D]. 张文鹏. 扬州大学, 2021
- [6]矿井对旋轴流通风机内部流场特性研究[D]. 李源. 中国矿业大学, 2020(07)
- [7]混流式水轮机部分负荷涡流特性研究[D]. 孙龙刚. 西安理工大学, 2020
- [8]低比转速混流式水轮机转轮叶道涡流动特性研究[D]. 邓聪. 西华大学, 2020(01)
- [9]活动导叶分布圆直径与下环间隙对混流式水轮机性能的影响[D]. 吴子娟. 西安理工大学, 2020(01)
- [10]基于流固耦合的高水头水泵水轮机内部流动及转轮动力学分析[D]. 岳宁. 哈尔滨工业大学, 2020(01)