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Sediment Erosion on Pelton Turbines:A Review 被引量:1
1
作者 Xinfeng Ge Jie Sun +8 位作者 Dongdong Chu Juan Liu Ye Zhou Hui Zhang Lei Zhang Huixiang Chen Kan Kan Maxime Binama Yuan Zheng 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期36-62,共27页
The Pelton turbine has been widely used to develop high-head water resources with sediments because of its advantages in life cycle costs.When a flood or monsoon season occurs,the sediment concentration in the river i... The Pelton turbine has been widely used to develop high-head water resources with sediments because of its advantages in life cycle costs.When a flood or monsoon season occurs,the sediment concentration in the river increases suddenly,causing severe erosion to the nozzle,needle,and runner of Pelton turbines.After decades of development,researchers have developed practical engineering experience to reduce the sediment concentration of the flow through the turbine and ensure the safety and efficiency of power generation.Research on the mechanism of sediment erosion,development of anti-erosion materials,and establishment of erosion prediction models have attracted scholarly interest in recent years.Extensive research has been conducted to determine a complete and valuable syndication erosion model.However,owing to the complexity of the flow and wear mechanisms,the influence of specific parameters of erosion and the syndication effect is still difficult to determine.Computational fluid dynamics and erosion monitoring technology have also been evaluated and applied.This paper presents a comprehensive review of the erosion of Pelton turbines,some of the latest technical methods,and possible future development directions. 展开更多
关键词 pelton turbine Sediment erosion Sediment erosion mechanism CFD The experimental method
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Simulation of Unsteady Water Film Flow on Pelton Bucket 被引量:1
2
作者 Shen Na 《Energy and Power Engineering》 2013年第4期51-55,共5页
In order to simulate the complicated unsteady flow in Pelton bucket, it is necessary to apply the animated cartoon approach. In this paper, a free jet and the inner surface of a bucket is described by boundary fitted ... In order to simulate the complicated unsteady flow in Pelton bucket, it is necessary to apply the animated cartoon approach. In this paper, a free jet and the inner surface of a bucket is described by boundary fitted grid (BFG) with non-orthogonal curvilinear coordinates. The water flow is discretized in space and time for CFD (computational fluid dynamics). The moving grids of water film are successfully projected onto the bucket’s inner surface by a projection algorithm. The visualization result of the jet landing on bucket’s surface and the unsteady flow in the rotating buckets in 3D verifies the effectiveness of the proposed method. 展开更多
关键词 WATER FILM Flow SIMULATION PROJECTION pelton BUCKET
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重泥沙条件下冲击式水轮机的冲蚀及磨损特性
3
作者 虎雪洁 郭涛 +1 位作者 孙震 罗竹梅 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第1期10-17,共8页
为探究含沙三相流对冲击式水轮机过流部件的冲蚀磨损特性,对四喷嘴冲击式水轮机进行数值模拟,并对比分析单喷嘴、双喷嘴和四喷嘴最优工况下泥沙粒径对喷射机构和水斗工作面冲蚀速率的影响.结果表明:配水环管作为将流体分配到各喷嘴的机... 为探究含沙三相流对冲击式水轮机过流部件的冲蚀磨损特性,对四喷嘴冲击式水轮机进行数值模拟,并对比分析单喷嘴、双喷嘴和四喷嘴最优工况下泥沙粒径对喷射机构和水斗工作面冲蚀速率的影响.结果表明:配水环管作为将流体分配到各喷嘴的机构,在分岔口的内外两侧出现低压区和高压区,产生迪恩涡;迪恩涡随着流体流动进入喷射机构,同时由于喷射机构内部导流板的存在,喷针发生局部冲蚀速率过大;喷射机构和水斗工作面的磨蚀主要发生在喷针部位和水斗出水边以及分水刃,并且平均冲蚀速率和最大冲蚀速率都随泥沙粒径的增大而增大,水斗的冲蚀速率曲线更加具有规律性;在不同最优工况下,单喷嘴条件下射流速度最高,其对喷射机构和水斗的磨蚀显著高于其他最优工况,说明流体速度对冲蚀有着关键性作用. 展开更多
关键词 冲击式水轮机 多相流 磨蚀特性 数值模拟
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A FAST LAGRANGIAN SIMULATION METHOD FOR FLOW ANALYSIS AND RUNNER DESIGN IN PELTON TURBINES 被引量:9
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作者 ANAGNOSTOPOULOS John S. PAPANTONIS Dimitris E. 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2012年第6期930-941,共12页
In the present work, an alternative numerical methodology is developed for a fast and effective simulation and analysis of the complex flow and energy conversion in Pelton impulse hydro turbines. The algorithm is base... In the present work, an alternative numerical methodology is developed for a fast and effective simulation and analysis of the complex flow and energy conversion in Pelton impulse hydro turbines. The algorithm is based on the Lagrangian approach and the unsteady free-surface flow during the jet-bucket interaction is simulated by tracking the trajectories of representative fluid particles at very low computer cost. Modern regression tools are implemented in a new parameterization technique of the inner bucket surface. Key-feature of the model is the introduction of additional terms into the particle motion equations to account for various hydraulic losses and the flow spreading, which are regulated and evaluated with the aid of experimental data in a Laboratory Pelton turbine. The model is applied to study the jet-runner interaction in various operation conditions and then to perform numerical design optimization of the bucket shape, using a stochastic optimizer based on evolutionary algorithms. The obtained optimum runner attains remarkably higher hydraulic efficiency in the entire load range. Finally, a new small Pelton turbine (150 kW) is designed, manufactured and tested in the Laboratory, and its performance and efficiency verify the model predictions. 展开更多
关键词 pelton turbine hydraulic efficiency Lagrangian simulation bucket shape parameterization numerical design optimization
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NUMERICAL PREDICTION OF DYNAMIC PERFORMANCE OF PELTON TURBINE 被引量:6
5
作者 KUBOTA Takashi 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2007年第3期356-364,共9页
Different from the reaction turbines, the hydraulic performance of Pelton turbine is dynamic due to the unsteady flow in the rotating buckets in time and space. The dynamic energy efficiency of bucket ηεB and power ... Different from the reaction turbines, the hydraulic performance of Pelton turbine is dynamic due to the unsteady flow in the rotating buckets in time and space. The dynamic energy efficiency of bucket ηεB and power efficiency of bucket ηPB within a short period can be predicted from the dynamic flow pattern of the free-surface sheet flow in the rotating bucket, whereas the dynamic discharge efficiency of bucket ηQB is defined as the resident discharge in the bucket at the respective moment. Under the operation of higher unit speed non than the optimum one, the power efficiency of bucket is deteriorated by the jet interference with the rear surface of bucket △Prear at the first stage of the dynamic performance, as well as the loss power due to the spilt flow from the cutout of bucket at the later stage of performance. Based on the dynamic performance prediction presented, the future possibility of the quantitative investigation for the negative scale effect of Pelton turbines was discussed. 展开更多
关键词 dynamic energy efficiency dynamic discharge efficiency dynamic power efficiency rotating bucket pelton turbine
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Parametric optimisation of two Pelton turbine runner designs using CFD 被引量:6
6
作者 IDONIS Audrius PANAGIOTOPOULOS Alexandros +2 位作者 AGGIDIS George A. ANAGNOSTOPOULOS John S. PAPANTONIS Dimitris E. 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2015年第3期403-412,共10页
This paper aims to develop a generic optimisation method for Pelton turbine runners using computational fluid dynamics (CFD). Two different initial runners are optimised to achieve more generic results. A simple buc... This paper aims to develop a generic optimisation method for Pelton turbine runners using computational fluid dynamics (CFD). Two different initial runners are optimised to achieve more generic results. A simple bucket geometry based on existing bibliography is parameterised and initially optimised using fast Lagrangian solver (FLS). It is then further optimised with a more accurate method using ANSYS Fluent. The second geometry is a current commercial geometry with good initial performance and is optimised using ANSYS CFX. The analytical results provided by CFX and Fluent simulations are used to analyse the characteristics of the flow for different runner geometries. 展开更多
关键词 HYDROPOWER pelton impulse turbines numerical modelling bucket geometry parameterisation optimisation
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Pelton turbine: Identifying the optimum number of buckets using CFD 被引量:4
7
作者 Audrius ZIDONIS George A.AGGIDIS 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2016年第1期75-83,共9页
A numerical case study on identifying the optimum number of buckets for a Pelton turbine is presented. Three parameters: number of buckets, bucket radial position and bucket angular position are grouped since they ar... A numerical case study on identifying the optimum number of buckets for a Pelton turbine is presented. Three parameters: number of buckets, bucket radial position and bucket angular position are grouped since they are found to be interrelated. By identifying the best combination of the radial and angular position for each number of buckets it is shown that reduction in the number of buckets beyond the limit suggested by the available literature can improve the efficiency and be beneficial with regard to the manufacturing complexity and cost perspective. The effect of this reduction in the number of buckets was confirmed experimentally. 展开更多
关键词 HYDROPOWER pelton impulse turbines numerical modelling number of buckets OPTIMIZATION
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冲击式水轮机喷射机构结构参数对泥沙磨损特性的影响机制 被引量:1
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作者 李琛玺 李方 +2 位作者 郭鹏程 孙帅辉 沈佩荣 《水利学报》 北大核心 2025年第1期93-105,共13页
泥沙磨损是冲击式水轮机面临的核心问题之一,特别是喷射机构直面高速含沙水流冲击极易磨损破坏,威胁机组安全运行。为深究喷射机构的磨损特性及影响机制,本文基于VOF模型、欧拉-拉格朗日方法及Oka磨损模型,构建了喷射机构的磨损分析模... 泥沙磨损是冲击式水轮机面临的核心问题之一,特别是喷射机构直面高速含沙水流冲击极易磨损破坏,威胁机组安全运行。为深究喷射机构的磨损特性及影响机制,本文基于VOF模型、欧拉-拉格朗日方法及Oka磨损模型,构建了喷射机构的磨损分析模型。结合流动与颗粒运动轨迹分析可知,磨损最严重的位置在喷嘴喉部及喷针尖部,喷嘴喉部呈片状磨损且受迪恩涡对的影响在内侧的磨损范围更大,而喷针尖部主要呈点状磨损。本文选取喷针过渡段直径、喷针角度和喷嘴角度三个喷射机构的关键结构参数开展磨损特性影响机制的研究。结果表明,三个参数对喷嘴和喷针不同区域的磨损特性影响机制不同。其中喷针角度的影响最为显著,且其对磨损特性与水力性能的影响存在互抑性。一定范围内,随喷针过渡段直径的增大,喷针的磨损程度加剧,当过渡段直径增大至接近喷针直径时,针尖的平均磨损率急剧恶化为小直径时的9倍;随喷针角度增大,喷嘴喉部和喷针尖部的磨损程度改善,喷针尖部的平均磨损率最大可降低94.17%,但喷针角度对磨损特性与水力性能的影响存在互抑性;随喷嘴角度增大,可有效抑制喷针过渡段的磨损程度。因此,设计较大的喷针角度,配合较大的喷嘴角度与较小的喷针过渡段直径,可改善喷针的高磨损区与减小整体的磨损范围,并兼顾考虑水力性能的要求,进而可保障机组的高效安全运行。 展开更多
关键词 冲击式水轮机 喷射机构 水气沙三相流动 泥沙磨损特性 影响机制
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含调节池串联冲击式电站频率调节稳定性与控制策略研究
9
作者 刘熠 张健 +2 位作者 俞晓东 陈胜 廖苇嘉 《水利学报》 北大核心 2025年第12期1659-1667,共9页
含调节池串联冲击式电站具有站间水力联系紧密、协同运行控制复杂等特点,过渡过程特性显著不同于常规单级水电站。目前,该类电站输水发电系统稳定性机理尚不明晰,协同运行控制策略亟需进一步研究。本文以含调节池串联冲击式电站为研究对... 含调节池串联冲击式电站具有站间水力联系紧密、协同运行控制复杂等特点,过渡过程特性显著不同于常规单级水电站。目前,该类电站输水发电系统稳定性机理尚不明晰,协同运行控制策略亟需进一步研究。本文以含调节池串联冲击式电站为研究对象,首先建立了常规频率调节模式下的系统稳定性分析模型,推导了特征方程并给出了系统稳定性判别条件,理论上论证了当两级电站均采用转速偏差作为反馈信号进行调节时串联电站系统不可能稳定,其失稳机理在于调速器在调节转速的同时加剧了站间流量不匹配,导致调节池水位持续上升或下降,进而诱发二级站失稳。在此基础上,提出了串联电站频率调节的控制策略,即一级站采用频率调节模式,二级站采用调节池水位偏差作为反馈,并通过特征值分析和数值仿真进行了验证,结果表明该策略能有效抑制调节池水位波动失稳并改善整个系统稳定性。最后分析了调节池面积、水位反馈控制参数对系统稳定性和动态特性的影响,结果表明:增大调节池面积将导致调节池水位波动周期和稳定时间增长,增大水位偏差比例增益、减小水位偏差积分增益有利于提高系统稳定性和动态品质。研究成果对保障含调节池串联冲击式电站同步稳定运行具有重要的理论和工程应用价值。 展开更多
关键词 串联水电站 调节池 冲击式机组 稳定性 控制策略
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冲击式水轮机水斗关键几何参数对水力性能的影响
10
作者 唐鹏 赵浩儒 +5 位作者 许彬 郭娜 祝宝山 卢加兴 李正贵 张文武 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第11期1114-1122,共9页
为了了解水斗设计中其几何参数是如何影响水斗性能及其内部流动特性,采用均相多相流模型和SST k-ω湍流模型对冲击式水轮机内部气液两相流动进行数值模拟,对水斗的宽度、深度、出口角和分水刃倾角开展了不同组合形式下的正交试验研究.... 为了了解水斗设计中其几何参数是如何影响水斗性能及其内部流动特性,采用均相多相流模型和SST k-ω湍流模型对冲击式水轮机内部气液两相流动进行数值模拟,对水斗的宽度、深度、出口角和分水刃倾角开展了不同组合形式下的正交试验研究.通过极差分析发现水斗宽度是影响效率和出力的最关键因素,其次为分水刃倾角、出口角和深度.对不同水斗宽度下的流场分析发现,随着水斗宽度的增加,机组效率呈现出了逐渐增加的趋势,与水斗宽度100 mm相比,当水斗宽度增加到108 mm时,机组的相对效率增加了9.27%.在扭矩最大时刻,随着水斗宽度的增加,水斗的高压力区域范围增加,这就导致了水斗扭矩的增大,水斗做功能力增强. 展开更多
关键词 冲击式水轮机 水斗 设计优化 正交试验 性能
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冲击式水轮机射流长度和喷针开度对射流质量影响的综合性评估
11
作者 徐荣隆 祝宝山 +3 位作者 赵浩儒 张海库 周胜耕 罗小兵 《水动力学研究与进展(A辑)》 北大核心 2025年第5期758-768,共11页
喷嘴出口射流质量对冲击式水轮机的出力与效率有重要影响,但射流长度和喷针开度的变化对射流质量的影响机制尚未明确。该文以冲击式水轮机的喷射机构为研究对象,采用数值模拟的方法,系统评估了射流长度与喷针开度对射流偏移特性和能量... 喷嘴出口射流质量对冲击式水轮机的出力与效率有重要影响,但射流长度和喷针开度的变化对射流质量的影响机制尚未明确。该文以冲击式水轮机的喷射机构为研究对象,采用数值模拟的方法,系统评估了射流长度与喷针开度对射流偏移特性和能量损失的影响规律。主要结论如下:(1)在最优喷针开度下,构建了射流长度与射流偏移量的数学模型,基本满足二次正相关,表明射流长度越长,射流偏移越明显;同时发现射流的损失发生在水气交界面处和喷针针尖处,此处伴随着高湍动和高耗散,当射流长度越长,能量损失越大。(2)通过对比不同喷针开度下射流偏移量的变化,发现喷针开度越小,射流偏移越显著;相较于最优喷针开度,小开度与大开度下,射流能量损失都会显著增加。该文研究为冲击式水轮机喷射机构的设计优化及运行维护提供了重要理论依据和实践参考。 展开更多
关键词 冲击式水轮机 喷针开度 射流偏移量 能量损失
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基于佩尔顿涡轮机的液压气动储能系统建模测试
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作者 代泽荟 万飞 +1 位作者 武立中 田杰 《水电与抽水蓄能》 2025年第6期90-94,共5页
可再生能源的开发与利用已成为全球能源战略的关键部分,但其间歇性和不可预测性对电网的稳定性和可靠性提出了新的挑战。为了应对这些挑战,储能技术的研究变得尤为重要。针对液压气动储能系统,基于佩尔顿涡轮机,通过MATLAB Simulink开... 可再生能源的开发与利用已成为全球能源战略的关键部分,但其间歇性和不可预测性对电网的稳定性和可靠性提出了新的挑战。为了应对这些挑战,储能技术的研究变得尤为重要。针对液压气动储能系统,基于佩尔顿涡轮机,通过MATLAB Simulink开发了数值仿真模型。在多个涡轮机转速和不同喷嘴开度的条件下,测试了系统的电功率输出、电气效率及整体效率等性能。仿真结果表明,HPES在喷嘴100%开启度以及涡轮机运行转速为1750 r/min时,系统达到了最高的能量转换效率92%,在提高能量转换效率和系统整体可靠性方面,为HPES的进一步优化和实际应用提供了重要参考。 展开更多
关键词 液压气动储能 佩尔顿涡轮机 能效优化 可再生能源集成
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全液压海上风力机最大气动能量捕获的控制策略 被引量:5
13
作者 樊亚军 穆安乐 +1 位作者 杨建湘 汤永凯 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期3236-3242,共7页
提出了以海水为传递介质的开环液压传动系统并应用于漂浮式风力机,建立了风力机转子、液压传动系统及发电机的数学模型。利用比例–积分–微分控制器控制系统改变液压泵排量、调整变量泵转矩以实现风力机转子最大气动能量捕获的控制策... 提出了以海水为传递介质的开环液压传动系统并应用于漂浮式风力机,建立了风力机转子、液压传动系统及发电机的数学模型。利用比例–积分–微分控制器控制系统改变液压泵排量、调整变量泵转矩以实现风力机转子最大气动能量捕获的控制策略。以5MW漂浮式风力机样机为例进行了时域建模仿真,研究了该系统在额定风速下的响应。研究结果表明:当风速在额定值11.4m/s以下时,通过提出的控制系统,能够使变量泵产生的反作用转矩接近于风力机气动转矩的最优值,获得的叶尖速比接近最佳值8.1,保证叶轮捕获最大气动能量。通过对风力机转子捕获的气动功率及发电机的输出功率的动态特性进行分析比较,可知该液压传动系统的传递效率为80.2%。 展开更多
关键词 海上风力机 漂浮式风力机 液压传动系统 最大能量捕获 最佳叶尖速比 pelton涡轮机
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泥沙直径和浓度对水斗式水轮机转轮的磨损特性 被引量:21
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作者 葛新峰 孙洁 +6 位作者 李阳 张雷 邓朝钟 王金亮 高飞 丁铭泉 郑源 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第14期5025-5033,共9页
含沙水流会对高水头水斗式水轮机转轮造成磨损,影响机组检修和高效安全运行。文采用流体体积模型(volume of fluid,VOF)、SST k-w湍流模型和离散相模型(discrete phase model,DPM)对含沙水流进行了固–液–气三相非定常数值模拟,研究了... 含沙水流会对高水头水斗式水轮机转轮造成磨损,影响机组检修和高效安全运行。文采用流体体积模型(volume of fluid,VOF)、SST k-w湍流模型和离散相模型(discrete phase model,DPM)对含沙水流进行了固–液–气三相非定常数值模拟,研究了泥沙颗粒的直径、浓度与斗叶内表面磨损量、磨损位置的关系。研究表明:随着射流能量的传递,水膜的高压力区逐渐从缺口后移到斗叶根部;分水刃和缺口位置是最容易受到泥沙磨损的部位,与现场电站转轮水斗磨损位置一致;泥沙直径、浓度的增加与磨损率呈正相关;小颗粒泥沙更易对靠近斗叶根部的出水边造成磨损,而大颗粒泥沙更易对靠近分水刃的进水边造成磨损。本文研究的目的是为水斗式水轮机的制造加工、维护检修提供一定的理论基础。 展开更多
关键词 水斗式水轮机 泥沙磨损 SST k-w湍流模型 固-液–气三相流 非定常数值模拟
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冲击式水轮机喷射机构泥沙磨损特性的数值模拟 被引量:23
15
作者 葛新峰 孙洁 +3 位作者 李阳 吴丹 张雷 化洪昌 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期1486-1494,共9页
为分析泥沙颗粒的直径及浓度对喷射机构磨损位置和磨损率的影响,基于Fluent平台对模型冲击式水轮机的喷射机构进行了三维建模,在水气两相流非定常计算稳定的基础之上,加入离散相,应用基于颗粒轨道的欧拉-拉格朗日法对水气沙三相进行了... 为分析泥沙颗粒的直径及浓度对喷射机构磨损位置和磨损率的影响,基于Fluent平台对模型冲击式水轮机的喷射机构进行了三维建模,在水气两相流非定常计算稳定的基础之上,加入离散相,应用基于颗粒轨道的欧拉-拉格朗日法对水气沙三相进行了非定常数值模拟。在泥沙体积分数为1%的条件下,泥沙径粒分别取0.01、0.05、0.4和1 mm;在泥沙径粒为0.05 mm的条件下,泥沙体积分数分别取1%、2%、3%、4%和5%。结果表明,喷嘴出口处的压能大部分转化为了动能,且喷嘴出口处出现了负压;随着泥沙径粒的增加,泥沙的随流性会变差;泥沙径粒影响喷嘴的磨损范围,但喷嘴表面的磨损位置是相似的;喷针头部的针尖位置更容易受到细小颗粒的磨损,且喷针的过渡段磨损与径粒大小呈正相关;喷射机构受到的最大磨损率随泥沙浓度的增加而增大;在同一泥沙浓度下,喷嘴受到的磨损要大于喷针;泥沙浓度的增加会使喷嘴、喷针的磨损率增加,但泥沙颗粒的运动轨迹及喷针磨损的位置是相似的。 展开更多
关键词 冲击式水轮机 喷射机构 磨损 离散相模型 非定常数值模拟
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培尔顿式膨胀机的实验研究 被引量:6
16
作者 贺滔 夏春礼 +2 位作者 卢勇 李连生 束鹏程 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期95-99,共5页
对在小型氟里昂制冷系统中采用培尔顿式两相膨胀机取代节流阀进行了实验研究.基于热力学和几何分析,设计了具有紧凑、简单结构的双弧面切击式叶轮,制作了膨胀-发电机组,对膨胀机的工作性能进行了分析.在以R410A为制冷剂的小型制冷... 对在小型氟里昂制冷系统中采用培尔顿式两相膨胀机取代节流阀进行了实验研究.基于热力学和几何分析,设计了具有紧凑、简单结构的双弧面切击式叶轮,制作了膨胀-发电机组,对膨胀机的工作性能进行了分析.在以R410A为制冷剂的小型制冷实验系统中,样机运行平稳可靠.在实验工况下膨胀机的最大单位回收功及等熵效率分别达到了2447J/kg和32.8%.实验确定了样机运转的最佳速度区间为13100-15310r/min.在此转速下,膨胀机有最大的等熵效率并产生最大的回收功.实验样机具有结构紧凑、易加工的特点,在小型制冷系统中的应用具有很好的可行性. 展开更多
关键词 制冷 回收功 两相膨胀机 培尔顿
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冲击式水轮机水斗高应力区结构优化及加工 被引量:9
17
作者 王波 刘献礼 +3 位作者 刘晶石 计伟 翟元盛 梁维燕 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第21期148-155,共8页
水斗高应力区的结构优化和高品质加工是保证冲击式水轮机水力性能的关键。建立了水斗有限元模型,并确定合理的边界条件;根据机组运行特点,确定水斗计算载荷工况,以及应力考核标准。同时在满足水力性能及强度要求的前提下,充分考虑水斗... 水斗高应力区的结构优化和高品质加工是保证冲击式水轮机水力性能的关键。建立了水斗有限元模型,并确定合理的边界条件;根据机组运行特点,确定水斗计算载荷工况,以及应力考核标准。同时在满足水力性能及强度要求的前提下,充分考虑水斗根部的可加工性。研究表明:斗根曲率均匀度、斗根深度和厚度是水斗应力水平的主要影响因素;通过水斗根部结构优化,水斗综合应力降低16%,交变应力幅值降低13.3%,交变应力平均值降低15.5%;通过强度计算验证了根部结构优化的水斗满足应力和疲劳设计要求。通过有限元和试验优化大长径比(20:1)减振刀柄中心孔尺寸,结果表明:当内孔直径为8 mm,振幅最小,通过试验验证和加工产品的实际应用,表明优化后的方案可满足设计结构水力性能及制造精度要求。 展开更多
关键词 冲击式水轮机 水斗 有限元 结构优化 切削振动 减振刀柄
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磨蚀对水斗式水轮机的水斗型线及性能影响的研究 被引量:8
18
作者 葛新峰 孙洁 +5 位作者 蔡建国 张雷 张辉 王金亮 MAXIME Binama 郑源 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第21期7391-7402,共12页
在含沙水流中运行的水斗式水轮机,分水刃和缺口是斗叶上最容易受到磨损变形的部位。采用欧拉-拉格朗日法对水-气-砂三相流进行非定常计算,研究分水刃高度下降对流态及泥沙磨损的影响,以及分水刃高度、缺口深度变化对转轮外特性的影响。... 在含沙水流中运行的水斗式水轮机,分水刃和缺口是斗叶上最容易受到磨损变形的部位。采用欧拉-拉格朗日法对水-气-砂三相流进行非定常计算,研究分水刃高度下降对流态及泥沙磨损的影响,以及分水刃高度、缺口深度变化对转轮外特性的影响。研究发现:分水刃高度下降会对流线产生影响,在进水侧区域诱发旋涡和湍流,致使流态紊乱,水力损失增加,从而造成转轮外特性下降。当分水刃高度下降2、5、10mm时,转轮的效率分别减少了0.22%、0.66%、5.98%。分水刃高度下降造成的斗叶型线变化,会影响泥沙颗粒对斗叶内壁面的磨损情况。分水刃下降的高度越大,分水刃区域的磨损越严重、磨损范围越大。缺口深度增加会减小斗叶工作面面积,造成转轮外特性下降。尤其是当缺口深度增加10mm时,效率降低了15.37%,转轮效率低于70%,在这种工况下运行,对射流能量的利用是非常不利的。 展开更多
关键词 水斗式水轮机 泥沙磨蚀 分水刃 缺口 水-气-砂三相流数值模拟
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水斗式水轮机喷嘴及水斗应力和振形研究 被引量:6
19
作者 李庆刚 宋文武 +2 位作者 周敏 符杰 杨佐卫 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期52-55,59,共5页
为分析水斗式水轮机转轮断裂失效原因,应用UG软件对转轮和喷嘴建立三维造型,并利用ANSYS软件对运行的单个斗叶进行应力分析,确定了斗叶的应力分布,得到最高应力值点在刃口处,通过模态分析得到了水斗式水轮机转轮和喷嘴的自振频率和振形... 为分析水斗式水轮机转轮断裂失效原因,应用UG软件对转轮和喷嘴建立三维造型,并利用ANSYS软件对运行的单个斗叶进行应力分析,确定了斗叶的应力分布,得到最高应力值点在刃口处,通过模态分析得到了水斗式水轮机转轮和喷嘴的自振频率和振形图,为多喷嘴水斗式水轮机转轮水斗的强度设计和喷嘴的振动研究提供了依据。 展开更多
关键词 水斗式水轮机 喷嘴 斗叶 三维建模 应力计算
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适用于电力系统稳定分析的冲击式水轮机调节系统动态模型 被引量:9
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作者 孙文涛 刘涤尘 +4 位作者 赵洁 唐昱恒 陈刚 洪潮 刘蔚 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期2071-2075,共5页
为了研究冲击式水轮机接入电力系统的稳定性,建立了一种冲击式水轮机的数学模型。该模型包括考虑水轮机流量与机械功率非线性关系的水轮机解析非线性模型、引水系统弹性水击模型、喷针开度控制模型、折向器控制模型。仿真计算了其调节特... 为了研究冲击式水轮机接入电力系统的稳定性,建立了一种冲击式水轮机的数学模型。该模型包括考虑水轮机流量与机械功率非线性关系的水轮机解析非线性模型、引水系统弹性水击模型、喷针开度控制模型、折向器控制模型。仿真计算了其调节特性,与实测结果对比验证了所建立模型的有效性。结合云南电网的暂态过程仿真,分析了不同的冲击式水轮机及调速器模型对电力系统暂态稳定性的影响。结果表明,考虑水轮机流量与机械功率非线性关系和弹性引水系统水击的解析非线性水轮机模型能更有效模拟冲击式水轮机特性。 展开更多
关键词 冲击式水轮机 调速器 引水系统 折向器 动态模型
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