一、混流式水轮机增容改造方法的探讨（论文文献综述）
宛航[1]（2021）在《采用轮缘翼前置叶片设计理念改造转轮的探讨》文中提出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。
上官永红,徐亚[2]（2020）在《基于CFD技术的HL110转轮改型水力性能研究》文中指出HL110转轮在国内小型水电站大量使用,以目前技术看主要性能指标偏低,本文提出用CFD技术进行增效扩容优化设计,基于福建某电站,利用0.14D1导叶高的基础转轮,进行上冠下环及叶片修型,对叶片进出水边设定了ABCD共四个点,通过变换四个点的相对角度用以控制叶片曲率,找出影响出力效率的主要因素,用此方法优化后的转轮与原HL110转轮对比,各水头各开度下效率、出力、空化等指标均提升明显,高效区宽广,满足增容10%的目标。该方法简单可靠,为增容改造项目转轮改型设计计算提供了一种可借鉴的模式。
吴子娟[3]（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》文中提出对于混流式水轮机,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。
刘纯虎[4]（2020）在《中小型混流式水轮机增容改造分析及CFD技术》文中进行了进一步梳理对旧水电站的改造突破口是水轮机的核心部件转轮。受限原水电站的现有水工建筑物及原机组几何尺寸约束情况下,注重全盘、全方位的考虑,努力去选择已有改造运行经验、流道相似度高的成熟型转轮。由于流道差异带来的一些影响,通过CFD数值分析预测改造后的水轮机流态和性能指标达到改造目的。以红山嘴电厂三级水电站增容改造工程的基本要求,并客观、详细分析增容改造的可行性及所面临的困难和挑战,最后制定出适合红山嘴三级电站的具体改造方案。电站实际运行情况表明,机组改造方案制定合理,运行情况良好,各项技术指标达到或优于规定值,机组增容改造达到了预期目的。
成枭雄[5]（2020）在《明槽轴流式水轮机增容改造及性能预估》文中指出农村小型水电站中明槽轴流定桨式水轮机是应用较广泛的机型,因水轮机方面的问题不能正常发电经济效益差的情况较普遍。近10年来老电站改造工作开展得如火如荼,但明槽轴流定桨式机组因其单机容量小经济效益差,没有引起有关部门的重视,其改造工作几乎成为一个不为人重视的死角。以经济、简便、合理的方法进行这类机组的改造,具有不可小视的节能减排社会效益,同时还可以提高贫困地区农村小水电经济效益。甘肃武威西营河水管处电站ZD560-LM-100（φ=0°）水轮机,由于电站设计中的选型错误,水力参数与水轮机参数不相符,机组多年来无法正常高效运行。最好的改造方案是更换一个与该型水轮机流道尺寸相匹配且与电站水力参数相吻合的新型转轮,然而现有转轮型谱中无法找到同时满足两方面要求的合适转轮。由于农村小水电经济指标太差,无力承担高额研发改造成本,不可能委托有能力开发研制新型转轮的东电或者哈电来改造。为此,采用奇点分布法设计了一个与该型水轮机流道尺寸相匹配且与电站水力参数相吻合的特型转轮。水轮机的模型试验费用很高,小型电站不可能进行专门的模型试验。目前CFD技术日渐成熟,在工程实际中应用广泛,利用CFD技术对农村小水电水轮机部件进行设计及仿真分析,并以此结果定性指导和评价改造方案是值得尝试的。本文选取了四个典型工况点（小流量工况点、较小流量工况点、最优工况点和最大开度工况点）,在FLUENT中采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法进行数值模拟,求得各工况下水轮机各部件内的流动信息,给出了水轮机效率和出力随导叶开度变化的规律。改造后水轮机流态分布合理,符合轴流定桨式水轮机的流动特性。导水机构中水流速度和压力沿周向分布均匀,利于机组稳定运行;叶片表面压力过渡平缓,出水边附近特别是吸力面低压区范围较大但数值较小,满足汽蚀性能要求;尾水管在最优工况下流动状况均匀稳定,整体流线顺畅,水力性能较好。在此流场分析指导下对该电站“量体裁衣”式开发的转轮模型,在电站的额定参数下出力达到163kW效率达到80%,满足电站的增容改造要求。表明运用奇点分布法自行开发转轮,并用FLUENT流场仿真结果指导农村小水电水轮机电站增容改造工作是完全可行的。
刘纯虎[6]（2019）在《中小型混流式水轮机增容改造分析》文中进行了进一步梳理针对新疆红山嘴三级水电站原水轮机转轮模型老旧、偏离最优工况运行、机组效率低下、机组稳定性差、过流部件磨蚀严重,已影响到电站的安全运行和经济效益,选择转轮换型并对局部流道进行优化作为本次增容改造的研究思路,目的是提高水轮机的性能指标、保证运行稳定性及流道的合理匹配,尤其是机组额定出力从8.75MW扩增到11MW,并具备10%的超发裕度。首先,在综述国内外相关水电站扩容改造文献基础上,结合本电站水流多泥沙特点以及改造的限制要求来确定合理的比转速,并按比转速对其它选型设计参数进行了选择,确定以A773b模型转轮作为改造的目标转轮,改造后水轮机型号为HLA773b-LJ-153。通过能量指标分析、稳定性分析、空化性能分析,同时对流道参数的对比初步对流道的匹配性进行预判,以此初步分析选型设计方案的合理性。其次,通过采用标准k-ε湍流模型,进行三维定常湍流计算,通过对蜗壳及导叶分析,对固定导叶安放角进行优化,使蜗壳的来流角度、固定导叶和活动导叶之间的匹配性更加合理化,同时对改造后水轮机全通道选取两个典型工况进行CFD数值模拟:最优工况,水轮机效率为93.38%,输出功率12556k W,额定工况,水轮机效率为91.72%,输出功率为12610k W,输出功率和效率达到增容改造设计要求;在最优工况及额定工况下,全通道内流线均匀,流场流态良好,表面压力过渡均匀、分布良好,由此可以判断采用HLA773b-LJ-153的作为本次增容改造选型设计方案合理,可用于水轮机的实际改造。
叶翔敏[7]（2018）在《基于CFD的四叶片贯流式水轮机增容改造研究》文中进行了进一步梳理本文针对部分老旧水电站出现的出力不足的现象,以某四叶片灯泡贯流式模型水轮机为研究对象,利用全流道定常数值模拟来分析轮毂比的改变对灯泡贯流式水轮机能量性能的影响,并通过非定常计算来得到流道内稳定性的改变情况,从而验证了轮毂比的改变能达到灯泡贯流式水轮机的增容改造效果,这一研究具有实际工程意义。本文的主要结论为以下几个方面:首先,对5种轮毂比方案的水轮机进行了全流道定常数值模拟,分析了 3种工况下水轮机的能量性能变化情况,研究结果表明:随着轮毂比的减小,水轮机流量增大,从而过流能力增强,而水轮机效率逐渐降低。轮毂比减小至0.33时出力最大,再减小轮毂比会导致水轮机出力的下降。同一工况下,轮毂比越小,活动导叶受力面靠近尾部区域的水流流态得到改善。而轮毂比在一定范围内减小时,能够改善叶片受力面的压力分布梯度并减轻吸力面低压空化面积,提升了桨叶能量转换的效率。此外,当轮毂比极小时,尾水管中会出现明显的回流,特别是在小流0.330量工况下,会伴随着涡带的产生。接着,初步分析得出-轮毂比的减小会减轻因卡门涡引起的绕流部件产生共振的可能性,为延长过流部件的疲劳寿命提供了有利条件。其次,对轮毂比0.38与轮毂比0.33方案进行了全流道非定常数值模拟,分析了两种工况下水轮机流道内稳定性的变化情况。研究结果表明:转轮区压力脉动受轮毂比和流量的影响,两种方案转轮区各监测点的压力脉动幅值主频都为16倍转频,但当轮毂比在一定范围减小时,监测点的压力脉动幅值也会随之减小,并能够改善次频成分的复杂性。此外,轮毂比与流量的改变会对尾水管内部流动产生影响,当流量减小时会引起尾水管回流与涡带的出现。除最优工况下轮毂比0.38方案外,其余各工况各方案压力脉动频率均主要由0.3fn与16fn组成,但是当流量减小时,低频压力脉动的幅值大大增加并超过原来的主频代替其成为新的主频。在小流量工况下,轮毂比0.33方案尾水管各监测点的压力脉动幅值比轮毂比0.38方案更小,且压力脉动频率成分的复杂性得到一定改善。最后,综合分析比较可以得出轮毂比0.33方案为最优方案,其在满足一定水力参数以及稳定性的前提下可以达到该四叶片贯流式水轮机增容改造的目标。
敏政,岳巧萍,田亚平,韩伟[8]（2018）在《HL638-WJ-84型水轮机增容改造及数值预测》文中认为在无合适的新型转轮替代老转轮的情况下,可以采用减少叶片数以及切割叶片出水边的方法得到易于实施的改型转轮,从而达到增容改造目的.运用三维建模软件Pro/E进行建模,ICEM进行网格划分（非结构化网格）,选用标准k-ω流模型以及SIMPLEC算法,Fluent 14.5进行水轮机全流道定常模拟计算,可以得到比较准确的水轮机外特性预测结果.水轮机全流动数值模拟计算可以为增容改造方案的可行性提供依据.以HL638-WJ-84型水轮机为研究对象,以减少转轮叶片数且切割出水边为改型方案,数值模拟了不同工况下改型前后水轮机的内部流动.外特性结果表明:改造后水轮机的最优效率区向大流量区域偏移,当转轮运行在限制工况时,改型后转轮出力比改造前增加16.35%.据此方案改造转轮,机组实际增容23%.
敏政,田亚平,朱月龙,张学光,韩伟[9]（2017）在《基于转轮换型的水轮机增容改造及数值模拟》文中提出从青海铁吾电站HL160-WJ-84水轮机运行中的实际问题出发,在明确了水轮机改造的方向和目标后,对新旧型谱系列模型转轮的性能进行了对比分析。基于对比结果,初选出了D06A转轮用于技术改造试验。对改造前后的水轮机全流道进行三维湍流数值计算,给出了水轮机改造前后的水动力学特性差异。同时,对改造前后的水轮机蜗壳、转轮叶片的流态分布状况进行了分析比较,对改造后的水轮机整体水力性能进行预估。分析认为,对于小型卧式HL160机组而言,更换转轮后还需对上冠泄水孔实施改造,以防止对流场造成扰动,降低机组的效率。
田亚平[10]（2017）在《基于数值模拟的水轮机增容改造研究》文中研究表明对已建具有增容潜力的水电站机组更新改造,成本小、收效快,社会经济效益可观。运行多年的部分中小型电站普遍存在着技术指标落后、制造质量差、过流部件磨损严重、设备年久失修、发电量逐年减少等问题,不仅浪费大量的水力资源,而且影响着电站的安全运行。目前CFD技术发展迅速,成果显着,达到了工程应用水平。探究如何应用CFD这一先进工具对老旧电站的水轮机进行增容改造具有重大现实意义。本文针对青海古浪堤水电站HL741-WJ-84水轮机在实际运行中出现的问题,“量体裁衣”式制定增容改造方案。首先对比分析诸多较优模型转轮,初步选取目标转轮;然后根据水轮机既定通流部件的几何约束条件对所选目标转轮进行一定改型,使转轮既保持本身优良性能又满足电站改造要求。鉴于小型卧式水轮机在汛期运行时出现转轮被杂物频繁堵塞而影响正常发电的情形,从增加水轮机出力与过流能力的角度出发,采用在改型转轮基础上减少三个叶片后制造新转轮的方案对原水轮机增容改造。以CFD为基础探究可用于水轮机实际改造的数值计算及水力性能估测方法,对改造结果进行数值验证并分析水流流态是否均匀合理以达到定性指导和评价改造方案的目的。本文基于流场数值计算,分析水轮机增容改造前后的流场,预估机组的整体性能。通过求解Reynolds时均N-S方程,在FLUENT中选取标准κ-ε湍流模型并采用SIMPLE算法,对改造前后的水轮机全流道进行流场计算,模拟改造前后的水轮机在四个典型工况下运行时的流动状况,求得各个工况下水轮机整体及各通流部件内的流动信息,获得改造前后水轮机水动力学的特性差异,给出了水轮机更换转轮改造后效率和出力随导叶开度变化的规律。改造后水轮机整体流动均匀、流态分布合理,几乎不存在流场的扰动。蜗壳中水流流动平稳顺畅,过流能力增强,不存在压力与速度突变等不稳定现象;叶片的数值计算结果表明,减少叶片数对叶片背面压力分布影响较大,转轮在各工况下运行时因叶片背面负压产生的翼型空蚀较原HL741转轮有所改善,但叶片背面靠近下环处进口段极小区域存在空蚀性能恶化的现象,为安全起见可对该区域采取一定的抗空蚀措施;尾水管在原最优工况与较大开度之间的流动状况均匀稳定,偏心涡带减弱,整体流线顺畅,流动性能、水力性能等要优于改造前;改造后水轮机最优工况点偏向大流量区,机组增容幅度可达13%,效率达到91%。本文所得结果可用于HL741-WJ-84水轮机的实际改造并指导电站的运行。
二、混流式水轮机增容改造方法的探讨（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、混流式水轮机增容改造方法的探讨（论文提纲范文）
（1）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）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 |
（4）中小型混流式水轮机增容改造分析及CFD技术（论文提纲范文）
| 1 电站概况及改造的必要性 |
| 2 电站基本参数 |
| 2.1 水头参数 |
| 2.2 电站引用流量 |
| 2.3 装机容量 |
| 2.4 改造后年利用小时数：3 781h |
| 2.5 主厂房各层海拔高程 |
| 3 水轮发电机组增容改造基本要求 |
| 4 水轮发电机组增容改造方案的确定 |
| 4.1 增容改造面临的困难 |
| 4.2 增容改造方案的确定 |
| 4.2.1 电站现有流道尺寸参数 |
| 4.2.2 改造前水轮机运行情况 |
| 4.2.3 改造方案的确定 |
| 5 CFD数值分析计算 |
| 5.1 蜗壳及导叶 |
| 5.2 全通道数值计算 |
| 6 结语 |
（5）明槽轴流式水轮机增容改造及性能预估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 农村小水电水轮机增容改造研究的目的和意义 |
| 1.2 水轮机增容改造国内外现状 |
| 1.3 农村小水电水轮机改造的必要性 |
| 1.4 农村小水电水轮机改造的可行性 |
| 1.5 农村小水电的增容改造方法 |
| 1.5.1 基于转轮换型的改造方法 |
| 1.5.2 基于叶片出水边切割的改造方法 |
| 1.5.3 基于叶片水力设计的改造方法 |
| 1.5.4 发电机的增容改造 |
| 1.6 本课题研究内容及技术路线 |
| 1.7 本章总结 |
| 第2章 西营河水管处电站水轮机叶片水力设计 |
| 2.1 工程实例问题分析 |
| 2.2 转轮叶片水力设计理论 |
| 2.2.1 基本思想 |
| 2.2.2 基本参数的确定 |
| 2.2.3 转轮叶片水力计算 |
| 2.2.4 转轮叶片木模图的绘制 |
| 2.3 AutoCAD二次开发 |
| 2.4 本章总结 |
| 第3章 轴流定桨式水轮机三维建模和网格生成 |
| 3.1 三维建模软件介绍 |
| 3.2 几何模型的建立 |
| 3.2.1 明槽几何模型的建立 |
| 3.2.2 导叶几何模型的建立 |
| 3.2.3 转轮几何模型的建立 |
| 3.2.4 尾水管几何模型的建立 |
| 3.2.5 各过流部件的装配组合 |
| 3.3 网格划分 |
| 3.3.1 网格类型及特点 |
| 3.3.2 网格划分标准 |
| 3.4 水轮机各部件网格生成 |
| 3.5 本章总结 |
| 第4章 水轮机内部流场研究方法 |
| 4.1 计算流体动力学基础 |
| 4.2 软件平台 |
| 4.3 数值模拟的控制方程及离散方法 |
| 4.3.1 水轮机内部流动的基本方程 |
| 4.3.2 基于有限体积法的控制方程的离散 |
| 4.4 常用的湍流模型 |
| 4.4.1 标准k-ε模型 |
| 4.4.2 RNG模型 |
| 4.4.3 Realizable模型 |
| 4.5 常用的流场计算算法 |
| 4.5.1 SIMPLE算法 |
| 4.5.2 SIMPLER算法 |
| 4.5.3 SIMPLEC算法 |
| 4.6 边界条件 |
| 4.6.1 进口边界条件 |
| 4.6.2 出口边界条件 |
| 4.6.3 压力边界条件 |
| 4.6.4 固壁边界条件 |
| 4.6.5 耦合面条件 |
| 4.7 本章总结 |
| 第5章 水轮机内部流态及性能分析 |
| 5.1 选取计算工况点 |
| 5.2 各部件内部流态分析 |
| 5.2.1 导水机构流场计算结果及分析 |
| 5.2.2 转轮流场计算结果及分析 |
| 5.2.3 尾水管流场计算结果及分析 |
| 5.3 水轮机性能分析 |
| 5.4 本章总结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学位论文目录 |
（6）中小型混流式水轮机增容改造分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 论文研究的背景和意义 |
| 1.3 国内外增容改造研究现状 |
| 1.3.1 国外增容改造研究现状 |
| 1.3.2 国内改造研究现状 |
| 1.4 水轮机增容改造的主要方式 |
| 1.4.1 机组增容途径 |
| 1.4.2 增容改造的方式 |
| 1.4.3 通过转轮修型进行增容改造 |
| 1.5 研究内容与主要工作 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 电站基本情况及增容改造需要考虑的问题 |
| 2.1 电站运行的主要参数和运行条件 |
| 2.2 增容改造的必要性 |
| 2.3 增容改造目的及要求 |
| 2.4 增容改造需要考虑的问题 |
| 2.4.1 增容改造面临的困难 |
| 2.4.2 增容改造的基本原则 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 水轮机增容改造可行性分析 |
| 3.1 水轮机初步选型设计 |
| 3.1.1 参数定义 |
| 3.1.2 增容改造的可能性分析 |
| 3.1.3 水轮机参数选择 |
| 3.1.4 选型设计结论分析 |
| 3.2 水轮机稳定性分析 |
| 3.2.1 A773b模型转轮水力分析 |
| 3.2.2 水头比值范围对机组稳定的影响 |
| 3.2.3 比转速的选择对运行稳定性影响 |
| 3.2.4 尾水管压力脉动对稳定性影响 |
| 3.2.5 机组尺寸对水力稳定性影响 |
| 3.2.6 机组运行调度对稳定性的影响 |
| 3.3 水轮机空蚀性能 |
| 3.3.1 关于空化系数σ以及空化安全系数K_σ选取 |
| 3.3.2 关于空化安全系数K_σ的选取 |
| 3.3.3 确定空化系数基准面的选取 |
| 3.3.4 空化性能比较 |
| 3.4 水轮机过流部件几何参数匹配性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 CFD数值分析 |
| 4.1 CFD数值分析基本理论概述 |
| 4.1.1 流体力学基本方程 |
| 4.1.2 湍流模型的选择 |
| 4.1.3 控制方程的离散 |
| 4.1.4 设置边界条件 |
| 4.1.5 流场数值计算方法 |
| 4.2 几何模型建立及网格划分 |
| 4.3 CFD数值计算分析 |
| 4.3.1 蜗壳及导叶分析 |
| 4.3.2 导叶优化设计 |
| 4.3.3 全通道数值计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A A773b模型试验数据 |
（7）基于CFD的四叶片贯流式水轮机增容改造研究（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 水轮机增容改造研究的现状 |
| 1.2.2 CFD技术在水轮机增容改造中的应用 |
| 1.3 水轮机增容改造的必要性 |
| 1.4 水轮机增容改造的可行性 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 2 数值计算方法及网格划分技术 |
| 2.1 数值求解方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 湍流数值模拟方法 |
| 2.2 网格划分技术 |
| 2.2.1 结构化网格 |
| 2.2.2 非结构化网格 |
| 2.2.3 混合网格 |
| 2.2.4 网格质量评价标准 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 水轮机过流部件的几何模型的建立及网格划分 |
| 3.1 水轮机过流部件几何模型的建立 |
| 3.1.2 活动导叶的几何建模 |
| 3.1.3 叶片的几何建模 |
| 3.1.4 尾水管的几何建模 |
| 3.2 网格划分 |
| 3.2.1 计算域网格划分 |
| 3.2.2 网格无关性验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 轮毂比对灯泡贯流式水轮机能量性能的影响 |
| 4.1 灯泡贯流式水轮机的基本结构 |
| 4.2 灯泡贯流式水轮机的的工作特性 |
| 4.3 转轮轮毂比改型方案 |
| 4.4 计算工况的选取 |
| 4.5 定常数值计算 |
| 4.5.1 数值计算边界条件设置 |
| 4.5.2 计算结果分析 |
| 4.6 轮毂比改变对机组运行中卡门涡的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 轮毂比对灯泡贯流式水轮机稳定性的影响 |
| 5.1 非定常数值计算边界条件设置 |
| 5.2 监测点的设置 |
| 5.3 计算结果分析 |
| 5.3.1 转轮压力脉动分析 |
| 5.3.2 尾水管压力脉动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）HL638-WJ-84型水轮机增容改造及数值预测（论文提纲范文）
| 1 适宜于中小型水轮机现场增容改造的方法 |
| 1.1 通过切割叶片出水边增容 |
| 1.2 通过减少叶片数增加单位流量 |
| 2 数值预测方法 |
| 2.1 几何模型的建立及网格划分 |
| 2.2 计算边界条件及湍流模型 |
| 3 工程实例的数值计算及结果分析 |
| 3.1 数值计算 |
| 3.2 结果分析 |
| 4 结论 |
（9）基于转轮换型的水轮机增容改造及数值模拟（论文提纲范文）
| 1 研究背景 |
| 2 增容改造 |
| 2.1 转轮的参数比较 |
| 2.2 机组出力预估 |
| 2.3 空化性能的比较 |
| 2.4 转轮流道形状比较 |
| 3 数值模拟计算 |
| 3.1 计算工况点选取 |
| 3.2 控制方程 |
| 3.3 计算模型 |
| 3.4 计算方法 |
| 4 计算结果分析及性能预测 |
| 4.1 流态分布比较 |
| 4.2 水轮机效率与出力比较 |
| 4.3 水轮机各过流部件水力损失 |
| 5 顶盖减压装置改造 |
| 6 结论 |
（10）基于数值模拟的水轮机增容改造研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 中小型水电站现状及增容改造前景 |
| 1.2 中小型水电站的增容改造方法 |
| 1.2.1 基于转轮换型的改造方法 |
| 1.2.2 基于改型设计的改造方法 |
| 1.2.3 发电机的增容改造 |
| 1.3 本课题所研究的主要内容 |
| 1.4 本课题的研究意义 |
| 1.5 本章总结 |
| 第2章 水轮机内部流场研究方法简介 |
| 2.1 计算流体动力学概述 |
| 2.2 CFD通用软件介绍 |
| 2.2.1 流场计算分析软件-FLUENT |
| 2.2.2 网格划分软件ICEM-CFD |
| 2.3 水轮机内部流动的控制方程及离散方法 |
| 2.3.1 水轮机内部流动的控制方程 |
| 2.3.2 控制方程的离散方法 |
| 2.4 湍流数值模拟的研究现状和发展 |
| 2.4.1 直接数值模拟方法（DNS） |
| 2.4.2 大涡模拟（LES） |
| 2.4.3 Reynolds平均法（RANS） |
| 2.5 水轮机流动的湍流模型 |
| 2.5.1 标准 κ -ε 两方程模型 |
| 2.5.2 RNG κ -ε 模型 |
| 2.5.3 Realizable κ-ε 模型 |
| 2.6 水轮机流场数值计算的常用方法 |
| 2.6.1 SIMPLE算法 |
| 2.6.2 SIMPLER算法 |
| 2.6.3 SIMPLEC算法 |
| 2.7 水轮机流动计算的边界条件 |
| 2.8 本章总结 |
| 第3章 水轮机实体模型的建立及网格生成 |
| 3.1 水轮机的基本参数 |
| 3.2 几何模型的建立 |
| 3.2.1 蜗壳几何模型的建立 |
| 3.2.2 导叶几何模型的建立 |
| 3.2.3 叶片及转轮的几何模型建立 |
| 3.2.4 尾水管几何模型的建立 |
| 3.2.5 各过流部件的装配组合 |
| 3.3 网格划分 |
| 3.3.1 网格类型及特点 |
| 3.3.2 网格划分及质量标准 |
| 3.4 水轮机数值模拟的网格生成 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于数值模拟的水轮机改造 |
| 4.1 工程实例 |
| 4.2 待改型转轮的选取 |
| 4.2.1 转轮的参数比较 |
| 4.2.2 机组出力预估 |
| 4.2.3 空化性能的比较 |
| 4.3 转轮改型的技术方案 |
| 4.3.1 转轮改型措施 |
| 4.3.2 顶盖减压装置的改造 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 改造前后水轮机内部流态分布 |
| 5.1 水轮机流场计算工况点的选取 |
| 5.2 改造前后水轮机各部件的流场分析 |
| 5.2.1 改造前后蜗壳及导水机构流场计算结果及分析 |
| 5.2.2 改造前后转轮流场计算结果及分析 |
| 5.2.3 改造前后尾水管流场计算结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 改造前后水轮机能量性能分析 |
| 6.1 改造前后水轮机各部件水力损失比较 |
| 6.1.1 改造前后水轮机引水部件中的水力损失计算 |
| 6.1.2 改造前后转轮的水力损失比较 |
| 6.1.3 改造前后尾水管水力损失比较 |
| 6.2 改造前后水轮机出力与效率比较 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学位论文目录 |
四、混流式水轮机增容改造方法的探讨（论文参考文献）
- [1]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)
- [2]基于CFD技术的HL110转轮改型水力性能研究[J]. 上官永红,徐亚. 大电机技术, 2020(05)
- [3]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)
- [4]中小型混流式水轮机增容改造分析及CFD技术[J]. 刘纯虎. 云南水力发电, 2020(02)
- [5]明槽轴流式水轮机增容改造及性能预估[D]. 成枭雄. 兰州理工大学, 2020(12)
- [6]中小型混流式水轮机增容改造分析[D]. 刘纯虎. 昆明理工大学, 2019(04)
- [7]基于CFD的四叶片贯流式水轮机增容改造研究[D]. 叶翔敏. 西安理工大学, 2018(12)
- [8]HL638-WJ-84型水轮机增容改造及数值预测[J]. 敏政,岳巧萍,田亚平,韩伟. 兰州理工大学学报, 2018(02)
- [9]基于转轮换型的水轮机增容改造及数值模拟[J]. 敏政,田亚平,朱月龙,张学光,韩伟. 人民长江, 2017(16)
- [10]基于数值模拟的水轮机增容改造研究[D]. 田亚平. 兰州理工大学, 2017(03)