卧式混流式水轮机尾水管内部流动特性分析

为研究卧式混流式水轮机在不同运行工况下的尾水管内部流场及压力脉动的特性,优化机组运行稳定性,本文运用UG三维建模软件建立卧式混流式水轮机全流道模型,在ICEM中进行网格划分,采用Realizable k-?湍流模型计算。计算获得了尾水管进口面流线图、尾水涡带图、尾水管监测点的压力脉动,以及不同工况下水轮机内部流动的演变特性。结果显示在导叶开度与流量系数较小时,尾水进口中心区域有较大涡带存在,各监测点压力脉动主要受尾水涡带所产生低频脉动影响;在导叶开度与流量系数较大时,尾水进口中心区域有真空涡形成,各监测点压力脉动主要受转轮转动产生的动静干涉影响,表明该水轮机不适宜在偏离高效率区和较低负荷时长时间运行。     

瓦村枢纽下游引航道通航水流条件试验研究

为保证船闸口门区有利于通航的良好水流条件,采用整体定床物理模型对瓦村枢纽船闸下引航道及口门区通航水流条件进行研究。试验结果表明:受电站下泄尾水扩散及尾水渠出口右岸边坡挑流的影响,下引航道口门区水流流态较差,纵横向流速明显超标,不满足船舶安全航行要求。探讨了延长导航墙长度、扩挖尾水出口右岸边坡、增设隔流墩等措施对水流条件的影响,经模型方案比选及优化,确定了下引航道布置推荐方案,较好地解决了口门区横流较大的问题,使下引航道及口门区的水流条件满足船舶安全通航要求。     

大型波流水槽整流区间长度的优化研究（英文）

本文利用OpenFOAM程序基于物理水槽结构设计建立了波浪-水流水槽模型。由于造流出口位于造波推板正前方的水槽底部，在造流出口的下游存在一个波浪-水流相互作用的整流区间，直到波浪-水流场趋于稳定。本文的主要目的是研究各主要影响参数对于整流区间长度的影响，通过结构参数的优化获得最小整流区间长度，以使有效试验段达到最大化。计算分析了波浪-水流场在水槽中各个位置处的时间平均水平速度的垂向分布，并将平均速度与试验段稳定值的偏差为10%的位置点作为整流区间与试验段的分界点。基于数值模拟结果，确定了最优的水流出口角度、水流出口宽度及其与造波推板的距离，同时研究了工作水深、波浪周期和波高以及水流速度对于整流区间长度的影响。     

叶轮级数对一种潮流水轮机水动力性能的影响研究

为了进一步提高潮流能水轮机叶轮的能量捕获性能(获能效率),对一种多级获能潮流水轮机叶轮进行了研究。利用ANSYS16.0 中的CFX流体仿真模块对一种潮流水轮机的叶轮级数进行了数值计算,对不同级数的叶轮进行水动力性能模拟,考察一、二、三级叶轮在不同流速下呈现的速度、压力分布以及流场压差变化情况,并通过样机实验进行了验证。结果表明,叶轮级数的增加可以提高轮机对水流能量的捕获性能；就各个流速工况下的整体获能系数而言,三级叶轮最佳,但启动性能有所下降,三级叶轮启动流速在0.75m/s左右；三级叶轮的最优水速在1.5m/s左右,理想状态下获能效率可达51%上下。     

三维竖轴潮流水轮机水动力性能研究

竖轴水轮机作为潮流能转换为电能的核心装置,其水动力性能的优劣将会直接影响到整体发电系统的效率。为了研究大型竖轴水轮机叶片安装角对水轮机水动力性能的影响,基于多参考系模型(MRF),采用Fluent软件对流场中的模型进行3D数值模拟。在转速和来流速度保持不变,改变安装角时,分析同种翼型5个不同安装角叶片对潮流能水轮机的水动力性能的影响。同时分析在同一安装角和旋转速度条件下,不同来流速度对水轮机水动力性能的影响。结果表明,叶片安装角对竖轴潮流水轮机的能量利用率影响较大,来流速度对水轮机叶片表面的静压力和输出功率具有一定的影响。研究结果对今后竖轴水轮机的设计和生产具有借鉴意义。     

射频能量采集系统的谐波抑制技术

针对射频能量采集系统中谐波抑制电路存在的效果不佳和效率不高的问题,论文提出一种基于对称二极管整流电路的扇形带线的谐波抑制电路设计。该设计使用对称二极管整流电路的设计对由非线性电子元件而引发的偶次谐波进行抑制,同时引入3个经过优化设计的扇形带线对3次谐波进行有效抑制,通过利用扇形带线所具有的宽带阻特性实现了整流电路对输入信号频率的较好的适应性。通过试验证明了,在测试条件下该电路能够在较宽的输入频段内有效抑制4阶输入谐波,且整流效率最大值达到78.2%。     

泵站进水流道对泵性能影响的研究

水泵站是重要的水利设施之一,而进水流道是大型水泵装置的一个重要组成部分,是泵站前池和叶轮室之间的过渡段,承担着水泵进口流场的整流作用,使水流更好地转向和加速,尽量满足水泵叶轮室进口所要求的水力设计条件。采用三维定常RANS方程和重整化群RNG紊流模型对进水流道、水泵叶轮室的水体进行数值模拟计算,分析进水流道对水泵性能的影响。计算结果显示:不同类型的进水流道对水泵内部流场、叶片压力分布及水泵特性(功率、扬程、效率)等方面均有影响。     

泵轴对进水流道流动性能和喷水推进器推进性能的影响

采用数值方法研究泵轴对进水流道流动性能及喷水推进器推进性能的影响。利用SSTCC k-ω湍流模型求解计算域,使用多面体网格划分进水流道,通过网格无关性分析确定无轴式进水流道和有轴式进水流道计算域的网格数。计算结果表明：泵轴主要影响低进速比工况下的流道效率、垂直度和不均匀度,以及高进速比工况下的流道效率;泵轴的存在使其上方区域存在一对漩涡结构,且出口截面泵轴上方存在显著的低速区,在相同进速比工况下,有轴式进水流道的最小压力系数小于无轴式进水流道的最小压力系数,有轴式进水流道的抗空化能力弱于无轴式进水流道。在低进速比和高进速比工况下,泵轴的存在会显著降低进水流道的流动性能。无轴式喷水推进器的流量系数、扬程系数、功率系数、喷水推进泵效率、系统效率和推进效率等推进性能全面优于有轴式喷水推进器。     

潮流能水轮机叶片结构设计及水动力性能分析

基于叶素动量理论对水平轴潮流能水轮机叶片外形进行设计,并结合Wilson方法修正计算模型,采用Matlab软件对叶片进行优化计算,得到优化后的弦长和扭角.通过坐标转换得到优化后翼型的三维坐标,将得到的坐标导入SolidWorks软件中建立叶片的三维模型.最后通过Fluent软件对设计的水轮机在不同尖速比下进行三维数值模拟.计算结果表明,设计的水轮机在水流速度为0.8 m/s,叶尖速比为3时,捕能系数能取得较大值,且水轮机无回流现象,具有良好的水动力特性.     

沉管运输安装船侧向推进器工作性能

在自航式沉管运输安装船浮运沉管工况下,沉管固定在2个片体之间,沉管壁与片体相距较近,当侧向推进器向内侧推水时,由于沉管壁的影响,侧向推进器的效率会严重下降(甚至使侧向推进器失效)。对此,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)软件进行三维建模和仿真计算,得到不同工况下船体和沉管对侧向推进器性能的影响。将数值模拟结果与试验数据相结合,探讨一种新的侧向推进器布置方法,为后续自航式沉管运输安装船的设计提供参考。     

浮体助浮措施在大直径薄壁海域管道铺设施工中的应用

徐圩新区达标尾水排海工程海域排放管道的铺设最大水深为18 m,管道采用DN1400钢管,壁厚18 mm.尾水排放管道与油气管道相比,径大壁薄强度低,在水流冲击以及潮位变动下,处理不好就有屈曲折管的风险.通过对管道铺设过程的受力分析,结合相关工程实例,采用浮体助浮方法进行深水区的海域管道铺设施工.结果表明,使用浮体助浮能...     

船尾桨前垂向整流鳍的减振机理研究及其应用

文章认为在船尾型线设计中若不考虑横剖线的UV度、各水线去流角大小等对船体振动的不利影响,很可能会导致艉部水流异常;螺旋桨盘面处非定常及分布不均匀的艉流将直接导致船体剧烈振动.针对发生了该类有害振动的船舶,介绍一种安装于船尾的垂向整流鳍.通过引用水动力不平衡导致螺旋桨激振力产生的基本原理,探讨垂向整流鳍整流使螺旋桨盘面处原艉流场发生有利改变的实质,揭示船尾桨前垂向整流鳍的减振机理.以实例说明该整流鳍在消除该类振动方面的突出效果.     

节能增效和抑制联体涡空泡的整流导管应用研究

文章以整流导管为研究对象,借助水池模型试验,结合数值计算方法,分析整流导管抑制联体涡空泡和节能增效特性。研究结果表明,整流导管能降低桨盘面峰值带的伴流梯度,均匀伴流场,抑制联体涡空泡,大幅度地降低脉动压力值;另一方面,整流导管还能产生推力,降低推力减额分数,提高船身效率,起到节能增效作用。     

可发电船闸的输水系统特性数值分析

针对中低水头下的局部分散式输水系统,考虑在输水廊道中安装水轮机进行水流能量利用,运用Fluent软件进行模拟仿真,建立引航道、输水廊道和闸室的三维数值模型,并在建模中考虑水轮机的影响,使用VOF模型和RNG K-Epsilon模型对船闸一次灌水过程中引航道、输水廊道和闸室内流场进行数值模拟。重点对比安装水轮机与否的两种情况下,输水廊道和附近闸室内流速分布,及其模拟结果导出的水力曲线的异同,研究输水廊道水头利用对船闸灌水、闸室停泊条件等方面产生的影响。研究结果对船闸输水廊道水头利用的研究具有指导性意义。     

超临界燃煤电站取水泵站流道内流态及整流措施试验研究

文章通过印尼芝拉扎超临界燃煤电站取海水泵站的水工模型试验研究,研究了大型取水泵站前池及进水流道的流态,分析了产生不良流态和有害漩涡的原因,提出了改善进水流道水流流态及消除进水流道内有害漩涡的措施,如斜置胸墙及整流墩等。采取治理措施后各工况条件下,流道内水流均匀,无有害漩涡产生,机组运行平稳,从而提高了泵站效率和保持安全经济运行,为类似工程提供参考。     

新型多用途起锚艇的研发与建造

为了满足港珠澳大桥沉管安装的起、抛锚需要,研发建造新型多用途起锚艇。通过计算沉管的水流力,优化沉管安装布锚方案,对锚抓力进行试验,对沉管进行物模试验和对起锚设施进行分析,最终确定起锚艇的主要技术指标和设备配置。实船建造投产后使用表明,新造多用途起锚艇的各项性能指标优良,达到了预期的目标。     

船闸引航道隔流墙物理模型试验优化研究

引航道通航水流条件是航运安全的关键,为研究不同形式隔流墙整流效果,依托浯溪枢纽二线船闸工程,建立定床物理模型通过测量表面流速分布评价船闸通航水流条件,系统地对比研究全实体形式隔流墙、实体与多型透空隔流墙组合、排桩整流等方案的整流效果,并提出排桩与桩基插板隔流墙组合方案。结果表明：延长隔流墙长度可以降低横、纵向流速,有效改善引航道水流条件;合理布置浮式隔流结构可以满足引航道水流条件,整流效果优于全实体隔流墙;排桩方案的整流效果较佳;排桩与桩基插板隔流墙组合方案综合浮式隔流结构、排桩整流技术的优势,在保障整流效果的同时降低了工程造价。     

基于详细规格的管舾件安装任务包计划工时自动计算

根据管舾件安装任务包计划工时计算方法,提出基于详细规格的计划工时自动计算要点。提取管舾件规格与属性数据,建立工时标准库,确定修正因数,实现计划工时自动计算,并采用工时效率分析进行工时标准库修订。在相关企业开展的实际应用证明基于详细规格的管舾件安装任务包计划工时自动计算具有实用性。     

船舶喷水推进器进水流道效率的数值计算

根据第21届、23届及24届ITTC关于喷水推进器能量公式的不同定义分别推导了进水流道效率的3种计算公式。在保持总流量不变的条件下,用满足最小偏差量的半椭圆来拟合进流面的形状,以CFD为工具对进水流道效率进行数值计算。对比分析7个不同进流面位置的计算结果,证明了进流面选在进口前1倍叶轮直径处是实用而合理的。研究结果表明,包含动能、压能、势能的进水流道效率公式最为合理,包含动能和压能的公式在CFD计算时可以作为流道效率的简化公式;重力对流道效率的计算值没有影响;由简化公式得到的计算方法可以大大减少计算量。     

渔船锚泊潮流发电装置的设计

针对中小型渔船在抛锚时的节能用电问题,提出了一种可以利用潮流能发电的小型船用发电装置。首先简单介绍了其基本组成及工作原理,再就其水轮机的设计、硅整流发电机以及调节器的选择进行了研讨。设计出简单、实用、造价便宜的锚泊船用潮流发电装置。该装置在渔船抛锚停泊时可以施放、启动进行发电,既环保又有效的解决渔船抛锚时的用电问题,当渔船航行、作业时又可将其收回,不影响渔船正常航行;并且,在发电过程中,不管潮流流向如何,由于渔船是抛锚状态,渔船可随着潮流流向而随时改变渔船朝向,使安装在船尾的水轮机都能正常工作。