水輪機(jī)水力穩(wěn)定性

第1章 緒論//1

1.1引言//1

1.2流功穩(wěn)定性概述//3

1.3水輪機(jī)運(yùn)行的不穩(wěn)性因素//5

1.4水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)//7

1.5水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性現(xiàn)狀//8

1.6水力穩(wěn)定性研究方法//10

1.6.1實(shí)驗(yàn)研究//10

1.6.2數(shù)值仿真研究//11

第2章 水輪機(jī)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)研究方法//13

2.1引言//13

2.2模型轉(zhuǎn)輪水力測(cè)試實(shí)驗(yàn)//13

2.2.1模型實(shí)驗(yàn)概述//13

2.2.2混流式水輪機(jī)能量特性測(cè)試//14

2.2.3水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的模型實(shí)驗(yàn)//18

2.3水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)PIV測(cè)試//18

2.3.1PIV簡介//19

2.3.2PIV測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)流動(dòng)回路//21

2.3.3PIV測(cè)試控制系統(tǒng)//23

2.3.4適用于PIV測(cè)試的局部透明水輪機(jī)模型// 24

2.3.5PIV測(cè)試系統(tǒng)組成//26

2.3.6PIV實(shí)驗(yàn)臺(tái)水力性能測(cè)試//29

2.3.7導(dǎo)葉流域PIV測(cè)試結(jié)果分析//30

2.4水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)高速攝像測(cè)試//33

2.4.1流態(tài)觀測(cè)成像系統(tǒng)//34

2.4.2尾水管渦帶觀測(cè)//34

2.4.3葉道渦與脫流空化現(xiàn)象//37

第3章 水輪機(jī)內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值研究方法//42

3.1CFD概述//42

3.1.1CFD發(fā)展//43

3.1.2CFD應(yīng)用//44

3.2CFD數(shù)值計(jì)算方法//45

3.2.1流動(dòng)控制方程//45

3.2.2湍流模型//49

3.2.3壁面函數(shù)和近壁面模型//50

3.2.4空化模型//53

3.3針對(duì)水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)湍流模型的改變//54

3.3.1基于重整化群的非線性PANS湍流模型及驗(yàn)證//54

3.3.2考慮強(qiáng)旋轉(zhuǎn)和大曲率流動(dòng)的各向異性k/e模型修正及驗(yàn)證//79

3.3.3考慮水體彈性的三維非定常湍流的建模//83

3.3.4改進(jìn)的RNG k/e和DES模型//85

3.3.5基于LES和RANS的自適應(yīng)尺度模擬(SAS)//87

3.4水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的LES //87

3.4.1計(jì)算模型及LES//88

3.4.2計(jì)算網(wǎng)格及邊界條件//90

3.4.3LES計(jì)算結(jié)果//91

第4章 水泵水輪機(jī)水輪機(jī)工況的水力穩(wěn)定性//98

4.1水泵水輪機(jī)水力不穩(wěn)定性問題的根源//98

4.2水泵水輪機(jī)“S”特性研究現(xiàn)狀//100

4.3水泵水輪機(jī)“S”區(qū)特性數(shù)值計(jì)算概述//101

4.3.1物理模型//162

4.3.2數(shù)值計(jì)算模型//103

4.3.3數(shù)值計(jì)算初步結(jié)果……

4.4基于SST模型的水泵水輪機(jī)全流道計(jì)算//110

4.4.1蝸殼與雙列葉柵流場(chǎng)分析//110

4.4.2轉(zhuǎn)輪流場(chǎng)分析//121

4.4.3尾水管段流場(chǎng)分析//129

4.5基于水體彈性模型的飛逸過程“S”區(qū)不穩(wěn)定性//130

4.5.1外特性的分析//131

4.5.2內(nèi)部流場(chǎng)的分析//132

4.6基于PANS模型的MGV水泵水輪機(jī)“S”區(qū)模擬//137

4.6.1MGV對(duì)“S”特性的影響//138

4.6.2MGV對(duì)內(nèi)流場(chǎng)的影響//139

4.6.3不同預(yù)開啟開度下的“S”特性//141

4.6.4空載開度飛逸點(diǎn)壓力脈動(dòng)//141

4.7水泵水輪機(jī)水力穩(wěn)定性研究趨勢(shì)//144

第5章 水輪機(jī)水力穩(wěn)定性分析方法//145

5.1時(shí)頻分析方法//145

5.2小波分析方法//146

5.3混沌動(dòng)力學(xué)分析方法//147

5.3.1混沌動(dòng)力學(xué)在水力機(jī)械中的應(yīng)用//147

5.3.2提升小波法去噪//148

5.3.3混沌動(dòng)力學(xué)分析內(nèi)容//149

5.3.4相軌跡分析//150

5.3.5Poincaré映射圖分析//151

5.3.6Lyapunov指數(shù)分析//152

5.4湍流場(chǎng)滿動(dòng)能分析//153

5.5脈動(dòng)信號(hào)聯(lián)合分析//156

5.6銷產(chǎn)理論分析//158

第6章 提離水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性//161

6.1穩(wěn)定運(yùn)行的意義//161

6.2提高運(yùn)行穩(wěn)定性措施//161

6.3展望//163 2100433B

本書以水輪機(jī)水力穩(wěn)定性為中心，闡述了水輪機(jī)水力穩(wěn)定性的內(nèi)涵和定義.首先介紹了影響水輪機(jī)水力穩(wěn)定性的因素及其原因;并介紹了水輪機(jī)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)研究方法和數(shù)值模擬研究方法，綜合最近研究成果，以水泵水輪機(jī)為例，介紹其水力不穩(wěn)定性；最后介紹了水力穩(wěn)定性的分析方法及提高運(yùn)行穩(wěn)定性的措施.

本書可作為水力機(jī)械科研工作者的參考用書.

前言

第1章 概述

1.1 水力穩(wěn)定性的含義

1.2 混流式水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的分類

1.3 水電站水輪機(jī)流道中的水體共振

1.4 壓力脈動(dòng)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的影響與判斷

參考文獻(xiàn)

第2章 尾水管渦帶

2.1 尾水管流動(dòng)的試驗(yàn)研究

2.2 尾水管渦帶形成的條件和機(jī)理

2.3 渦帶產(chǎn)生機(jī)理的其他研究

2.4 渦帶形態(tài)

2.5 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第3章 渦帶壓力脈動(dòng)

3.1 渦帶壓力脈動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理和參數(shù)

3.2 渦帶壓力脈動(dòng)的特性

3.3 原型與模型渦帶壓力脈動(dòng)的相似問題

3.4 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第4章 渦帶壓力脈動(dòng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的影響

4.1 渦帶力

4.2 渦帶壓力脈動(dòng)對(duì)機(jī)組振動(dòng)穩(wěn)定性的影響及實(shí)例

4.3 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第5章 渦帶壓力脈動(dòng)控制措施的研究

5.1 原則性途徑

5.2 補(bǔ)氣措施研究

5.3 結(jié)構(gòu)措施研究

5.4 其他措施研究

5.5 渦帶振動(dòng)區(qū)

5.6 渦帶壓力脈動(dòng)的評(píng)價(jià)

5.7 渦帶壓力脈動(dòng)測(cè)量的有關(guān)問題

參考文獻(xiàn)

第6章 影響渦帶壓力脈動(dòng)的其他因素

6.1 模型試驗(yàn)的影響

6.2 水輪機(jī)特征水頭的影響

6.3 水輪機(jī)及轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)的影響

參考文獻(xiàn)

第7章 小開度區(qū)和大開度區(qū)壓力脈動(dòng)

7.1 小開度區(qū)壓力脈動(dòng)的形成

7.2 小開度區(qū)壓力脈動(dòng)特性和實(shí)例

7.3 小開度區(qū)壓力脈動(dòng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響

7.4 轉(zhuǎn)輪進(jìn)口沖擊、脫流的控制

7.5 大開度區(qū)壓力脈動(dòng)

7.6 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第8章 類轉(zhuǎn)頻壓力脈動(dòng)

8.1 現(xiàn)象和名稱

8.2 類轉(zhuǎn)頻壓力脈動(dòng)的基本特性

8.3 類轉(zhuǎn)頻壓力脈動(dòng)的性質(zhì)及產(chǎn)生機(jī)理

8.4 對(duì)電站和機(jī)組的影響

8.5 處理和預(yù)防措施

8.6 類轉(zhuǎn)頻壓力脈動(dòng)及其引起的振動(dòng)實(shí)例

8.7 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第9章 高部分負(fù)荷和低部分負(fù)荷壓力脈動(dòng)

9.1 國外的部分研究成果

9.2 國內(nèi)的部分研究成果

9.3 吳培豪的研究分析意見

9.4 筆者對(duì)高部分負(fù)荷壓力脈動(dòng)的認(rèn)識(shí)

9.5 低部分負(fù)荷壓力脈動(dòng)

9.6 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第10章 轉(zhuǎn)輪迷宮間隙壓力脈動(dòng)

第11章 水輪機(jī)中的卡門渦

第12章 葉片頻率壓力脈動(dòng)

第13章 葉道渦

第14章 混流式水輪機(jī)水力穩(wěn)定性綜合實(shí)例

第15章 巨型混流式水輪機(jī)的水力穩(wěn)定性

第16章 兩個(gè)國外電站水輪機(jī)的水力穩(wěn)定性研究

第17章 結(jié)論與展望

本書在對(duì)已有研究成果進(jìn)行了解和分析的基礎(chǔ)上，討論并提出了對(duì)混流式水輪機(jī)各種壓力脈動(dòng)的性質(zhì)、產(chǎn)生機(jī)理、主要特性、主要影響因素的認(rèn)識(shí)，并對(duì)它們進(jìn)行了分類；討論了其對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的影響，提出了改善和預(yù)防壓力脈動(dòng)方面的原則性途徑，也提出和介紹了一些具體的方法；另外，還專門討論了大型水輪發(fā)電機(jī)組水力和振動(dòng)穩(wěn)定性的特點(diǎn)。同時(shí)，介紹了一些機(jī)組振動(dòng)、壓力脈動(dòng)的實(shí)例。