水轮机水力稳定性内容提要

本书以水轮机水力稳定性为中心，阐述了水轮机水力稳定性的内涵和定义.首先介绍了影响水轮机水力稳定性的因素及其原因;并介绍了水轮机运行的实验研究方法和数值模拟研究方法，综合最近研究成果，以水泵水轮机为例，介绍其水力不稳定性；最后介绍了水力稳定性的分析方法及提高运行稳定性的措施.

本书可作为水力机械科研工作者的参考用书.

第1章 绪论//1

1.1引言//1

1.2流功稳定性概述//3

1.3水轮机运行的不稳性因素//5

1.4水轮机运行稳定性评价//7

1.5水轮机运行稳定性现状//8

1.6水力稳定性研究方法//10

1.6.1实验研究//10

1.6.2数值仿真研究//11

第2章 水轮机运行实验研究方法//13

2.1引言//13

2.2模型转轮水力测试实验//13

2.2.1模型实验概述//13

2.2.2混流式水轮机能量特性测试//14

2.2.3水轮机压力脉动的模型实验//18

2.3水轮机内部流场PIV测试//18

2.3.1PIV简介//19

2.3.2PIV测试实验台流动回路//21

2.3.3PIV测试控制系统//23

2.3.4适用于PIV测试的局部透明水轮机模型// 24

2.3.5PIV测试系统组成//26

2.3.6PIV实验台水力性能测试//29

2.3.7导叶流域PIV测试结果分析//30

2.4水轮机内部流场高速摄像测试//33

2.4.1流态观测成像系统//34

2.4.2尾水管涡带观测//34

2.4.3叶道涡与脱流空化现象//37

第3章 水轮机内流场数值研究方法//42

3.1CFD概述//42

3.1.1CFD发展//43

3.1.2CFD应用//44

3.2CFD数值计算方法//45

3.2.1流动控制方程//45

3.2.2湍流模型//49

3.2.3壁面函数和近壁面模型//50

3.2.4空化模型//53

3.3针对水轮机内部流动湍流模型的改变//54

3.3.1基于重整化群的非线性PANS湍流模型及验证//54

3.3.2考虑强旋转和大曲率流动的各向异性k/e模型修正及验证//79

3.3.3考虑水体弹性的三维非定常湍流的建模//83

3.3.4改进的RNG k/e和DES模型//85

3.3.5基于LES和RANS的自适应尺度模拟(SAS)//87

3.4水轮机内部流场的LES //87

3.4.1计算模型及LES//88

3.4.2计算网格及边界条件//90

3.4.3LES计算结果//91

第4章 水泵水轮机水轮机工况的水力稳定性//98

4.1水泵水轮机水力不稳定性问题的根源//98

4.2水泵水轮机“S”特性研究现状//100

4.3水泵水轮机“S”区特性数值计算概述//101

4.3.1物理模型//162

4.3.2数值计算模型//103

4.3.3数值计算初步结果……

4.4基于SST模型的水泵水轮机全流道计算//110

4.4.1蜗壳与双列叶栅流场分析//110

4.4.2转轮流场分析//121

4.4.3尾水管段流场分析//129

4.5基于水体弹性模型的飞逸过程“S”区不稳定性//130

4.5.1外特性的分析//131

4.5.2内部流场的分析//132

4.6基于PANS模型的MGV水泵水轮机“S”区模拟//137

4.6.1MGV对“S”特性的影响//138

4.6.2MGV对内流场的影响//139

4.6.3不同预开启开度下的“S”特性//141

4.6.4空载开度飞逸点压力脉动//141

4.7水泵水轮机水力稳定性研究趋势//144

第5章 水轮机水力稳定性分析方法//145

5.1时频分析方法//145

5.2小波分析方法//146

5.3混沌动力学分析方法//147

5.3.1混沌动力学在水力机械中的应用//147

5.3.2提升小波法去噪//148

5.3.3混沌动力学分析内容//149

5.3.4相轨迹分析//150

5.3.5Poincaré映射图分析//151

5.3.6Lyapunov指数分析//152

5.4湍流场满动能分析//153

5.5脉动信号联合分析//156

5.6销产理论分析//158

第6章 提离水轮机运行稳定性//161

6.1稳定运行的意义//161

6.2提高运行稳定性措施//161

6.3展望//163 2100433B

前言

第1章 概述

1.1 水力稳定性的含义

1.2 混流式水轮机压力脉动的分类

1.3 水电站水轮机流道中的水体共振

1.4 压力脉动对水轮发电机组运行的影响与判断

参考文献

第2章 尾水管涡带

2.1 尾水管流动的试验研究

2.2 尾水管涡带形成的条件和机理

2.3 涡带产生机理的其他研究

2.4 涡带形态

2.5 小结

参考文献

第3章 涡带压力脉动

3.1 涡带压力脉动的产生机理和参数

3.2 涡带压力脉动的特性

3.3 原型与模型涡带压力脉动的相似问题

3.4 小结

参考文献

第4章 涡带压力脉动对机组运行稳定性的影响

4.1 涡带力

4.2 涡带压力脉动对机组振动稳定性的影响及实例

4.3 小结

参考文献

第5章 涡带压力脉动控制措施的研究

5.1 原则性途径

5.2 补气措施研究

5.3 结构措施研究

5.4 其他措施研究

5.5 涡带振动区

5.6 涡带压力脉动的评价

5.7 涡带压力脉动测量的有关问题

参考文献

第6章 影响涡带压力脉动的其他因素

6.1 模型试验的影响

6.2 水轮机特征水头的影响

6.3 水轮机及转轮设计的影响

参考文献

第7章 小开度区和大开度区压力脉动

7.1 小开度区压力脉动的形成

7.2 小开度区压力脉动特性和实例

7.3 小开度区压力脉动对机组运行的影响

7.4 转轮进口冲击、脱流的控制

7.5 大开度区压力脉动

7.6 小结

参考文献

第8章 类转频压力脉动

8.1 现象和名称

8.2 类转频压力脉动的基本特性

8.3 类转频压力脉动的性质及产生机理

8.4 对电站和机组的影响

8.5 处理和预防措施

8.6 类转频压力脉动及其引起的振动实例

8.7 小结

参考文献

第9章 高部分负荷和低部分负荷压力脉动

9.1 国外的部分研究成果

9.2 国内的部分研究成果

9.3 吴培豪的研究分析意见

9.4 笔者对高部分负荷压力脉动的认识

9.5 低部分负荷压力脉动

9.6 小结

参考文献

第10章 转轮迷宫间隙压力脉动

第11章 水轮机中的卡门涡

第12章 叶片频率压力脉动

第13章 叶道涡

第14章 混流式水轮机水力稳定性综合实例

第15章 巨型混流式水轮机的水力稳定性

第16章 两个国外电站水轮机的水力稳定性研究

第17章 结论与展望

本书在对已有研究成果进行了解和分析的基础上，讨论并提出了对混流式水轮机各种压力脉动的性质、产生机理、主要特性、主要影响因素的认识，并对它们进行了分类；讨论了其对水轮发电机组运行稳定性的影响，提出了改善和预防压力脉动方面的原则性途径，也提出和介绍了一些具体的方法；另外，还专门讨论了大型水轮发电机组水力和振动稳定性的特点。同时，介绍了一些机组振动、压力脉动的实例。