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叶根倒圆角对离心泵性能及压力脉动影响研究

水电能源科学 2024年

作者：赵奇峰刘德民赵林王钊宁管子武中国海洋大学工程学院东方电气集团东方电机有限公司

针对低比转速离心泵压力脉动引起泵体振动损伤问题,对一引水工程离心泵进行物理模型试验,并采用基于κ-ε湍流模型的数值模拟方法对原模型和设置了不同半径的叶根倒圆角模型进行全流道三维定常与非定常数值模拟,计算模型性能、分析内部... 详细信息

针对低比转速离心泵压力脉动引起泵体振动损伤问题,对一引水工程离心泵进行物理模型试验,并采用基于κ-ε湍流模型的数值模拟方法对原模型和设置了不同半径的叶根倒圆角模型进行全流道三维定常与非定常数值模拟,计算模型性能、分析内部流场、研究其压力脉动特性和湍动能分布规律,发现叶根倒圆角对离心泵外特性和内流场分布均有影响,设置叶根倒圆角能够提升离心泵扬程、改善流动状态、抑制后盖板附近的压力脉动和流动紊乱。

关键词：离心泵数值模拟叶根倒圆角压力脉动

Aerodynamic mechanism of forces generated by twisting model-wing in bat flapping flight

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Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2014年第12期35卷 1607-1618页

作者：管子武余永亮 Department of Modern Mechanics University of Science and Technology of China The Laboratory for Biomechanics of Animal Locomotion University of Chinese Academy of Sciences

The aerodynamic mechanism of the bat wing membrane Mong the lateral border of its body is studied. The twist-morphing that alters the angle of attack （AOA） along the span-wise direction is observed widely during bat flapping flight. An assumption is made that the linearly distributed AOA is along the span-wise direction. The plate with the aspect ratio of 3 is used to model a bat wing. A three-dimensional （3D） unsteady panel method is used to predict the aerodynamic forces generated by the flapping plate with leading edge separation. It is found that, relative to the rigid wing flapping, twisting motion can increase the averaged lift by as much as 25% and produce thrust instead of drag. Furthermore, the aerodynamic forces （lift/drag） generated by a twisting plate-wing are similar to those of a pitching rigid-wing, meaning that the twisting in bat flight has the same function as the supination/pronation motion in insect flight.

关键词： bat wing twisting panel method aerodynamic mechanism

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蝙蝠飞行中主动变形的气动特性研究

蝙蝠飞行中主动变形的气动特性研究

中国力学大会——2013

作者：管子武余永亮中国科学技术大学近代力学系中国科学院大学生物运动力学实验室

首先建立了蝙蝠拍翼的运动学模型,将真实运动分解为几种基元运动的组合,除周期拍动外,主动变形被分解为弦向弓形变形(cambering)、展向弯曲变形(bending)和扭转变形(twisting)3种基元变形。其次,采用三维非定常面元法计算了各种基元运...

首先建立了蝙蝠拍翼的运动学模型,将真实运动分解为几种基元运动的组合,除周期拍动外,主动变形被分解为弦向弓形变形(cambering)、展向弯曲变形(bending)和扭转变形(twisting)3种基元变形。其次,采用三维非定常面元法计算了各种基元运动的气动响应。结果表明,在所设定的拍翼规律下,弓形变形对气动力贡献最小;扭转变形则相当于提高了拍动的有效攻角,对气动力贡献较大;而展现弯曲变形(bending)对气动力影响是最大的。

关键词：

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消除特殊压力脉动的一种辅助方法

消除特殊压力脉动的一种辅助方法

第二十一次中国水电设备学术讨论会

作者：管子武邓祥平王钊宁东方电气集团东方电机有限公司

特殊压力脉动,又称高部分负荷压力脉动,是影响混流式水轮机水力稳定性的一大重要要素。为消除或缓解特殊压力脉动问题,东方电机有限公司开展了许多工作,包括转轮叶片修形、尾水管改造和补气等,本文即为其中的一小部分工作。首先,本文将... 详细信息

特殊压力脉动,又称高部分负荷压力脉动,是影响混流式水轮机水力稳定性的一大重要要素。为消除或缓解特殊压力脉动问题,东方电机有限公司开展了许多工作,包括转轮叶片修形、尾水管改造和补气等,本文即为其中的一小部分工作。首先,本文将特殊压力脉动分为两种不同的类型:原发性特殊压力脉动和诱发性特殊压力脉动。解决原发性特殊压力脉动问题,将从转轮水力设计方面着手;而解决诱发性特殊压力脉动问题,则无需对转轮模型大动干戈,采用辅助措施也能达到理想的效果。之后,本文详细介绍了一种辅助方法。该方法通过设计不同的泄水锥模型和优化尾水管,达到消除或缓解特殊压力脉动问题的目的。试验结果显示,该方法能够降低特殊压力脉动幅值,从而减小了特殊压力脉动的影响。

关键词：混流式水轮机原发性特殊压力脉动诱发性特殊压力脉动泄水锥优化尾水管优化

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蝙蝠飞行中翼的主动大变形控制优化策略研究

蝙蝠飞行中翼的主动大变形控制优化策略研究

中国力学大会-2015

作者：管子武余永亮中国工程物理研究院中子物理重点实验室中国科学院大学生物运动力学实验室

通过研究蝙蝠翼的大变形特征,建立了蝙蝠翼的变彤模型(刚性拍动、扭转变形、弯曲变形、弓形变形和面积变化),用计算流体力学的手段分析了各类变形模型的主控参数对气动性能的影响。进一步研究模型翼组合变形的气动特性,探索蝙蝠飞行中...

通过研究蝙蝠翼的大变形特征,建立了蝙蝠翼的变彤模型(刚性拍动、扭转变形、弯曲变形、弓形变形和面积变化),用计算流体力学的手段分析了各类变形模型的主控参数对气动性能的影响。进一步研究模型翼组合变形的气动特性,探索蝙蝠飞行中翼组合变形的控制机制。

关键词：

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模型蝙蝠翼主动大变形的气动响应研究

模型蝙蝠翼主动大变形的气动响应研究

第八届全国流体力学学术会议

作者：余永亮鲍麟管子武中国科学院大学生物运动力学实验室

基于国外已经发表的中小型蝙蝠中速飞行(U=3m/s)时的实验数据,建立了蝙蝠拍翼的运动学模型:刚性挥拍和主动变形。然后,用无厚度矩形板来模拟蝙蝠翼的拍动及变形,通过非定常面元法预估模型翼的气动响应,并探讨变形的作用机理。结果发现,... 详细信息

基于国外已经发表的中小型蝙蝠中速飞行(U=3m/s)时的实验数据,建立了蝙蝠拍翼的运动学模型:刚性挥拍和主动变形。然后,用无厚度矩形板来模拟蝙蝠翼的拍动及变形,通过非定常面元法预估模型翼的气动响应,并探讨变形的作用机理。结果发现,扭转变形对推力的形成起到不可或缺的作用,弓形变形对升力的提高起到决定性的作用。

关键词：蝙蝠飞行大变形翼气动响应

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水泵水轮机泵工况驼峰区CFD预测

水泵水轮机泵工况驼峰区CFD预测

中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专业委员会2016年学术交流年会

作者：管子武刘德民邓祥平东方电机有限公司

驼峰区是水泵水轮机泵工况下扬程-流量曲线的正斜率区。水泵水轮机在该区域内运行可能产生不稳定现象,这对机组非常不利。预测驼峰区,特别是驼峰区的流量值,非常重要,但也十分困难。本文基于不可压N-S方程,分别选取基于k-ε的一方程模式... 详细信息

驼峰区是水泵水轮机泵工况下扬程-流量曲线的正斜率区。水泵水轮机在该区域内运行可能产生不稳定现象,这对机组非常不利。预测驼峰区,特别是驼峰区的流量值,非常重要,但也十分困难。本文基于不可压N-S方程,分别选取基于k-ε的一方程模式的EddyⅥscosity Transport(EVT)湍流模型和SSTk-ω湍流模型,对某水泵水轮机三个导叶开度进行三维全流道定常计算。计算结果表明,EVT和SST模型计算出的扬程-流量曲线变化趋势与实验结果一致,驼峰区扬程值最大误差在10%左右;结合EVT模型和SST模型,能够得到与实验值相接近的驼峰区流量值;流场特征显示,在驼峰区内,转轮、活动导叶和固定导叶部分流道内存在回流,转轮内的回流多发生在靠近下环的流道中间(稍微偏向进水边)。

关键词：水泵水轮机驼峰特性 CFD模拟 EVT湍流模型回流

水泵水轮机驼峰区无叶区压力脉动特性CFD研究

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水电站机电技术 2017年第5期40卷 15-20页

作者：管子武刘德民赵永智东方电机有限公司研究试验中心四川德阳618000

水泵水轮机无叶区的压力脉动非常重要,特别是驼峰区的压力脉动特性。本文基于三维非定常全流道计算,研究了导叶开度为20°工况下的驼峰区压力脉动特性。计算结果显示,驼峰区的压力脉动幅值非常大,达到了30%,这主要是由0.42倍的转动频率... 详细信息

水泵水轮机无叶区的压力脉动非常重要,特别是驼峰区的压力脉动特性。本文基于三维非定常全流道计算,研究了导叶开度为20°工况下的驼峰区压力脉动特性。计算结果显示,驼峰区的压力脉动幅值非常大,达到了30%,这主要是由0.42倍的转动频率引起的,除了0.42倍转频外,驼峰区的压力脉动还有叶片通过频率及其倍频;压力脉动沿圆周方向不均匀分布,这可能与无叶区压力场的不均匀性和转轮内速度梯度在不同流道内的分布有关。

关键词：压力脉动驼峰特性无叶区非定常计算水泵水轮机

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部分负荷下超高水头水泵水轮机无叶区压力脉动特性分析

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部分负荷下超高水头水泵水轮机无叶区压力脉动特性分析

第二十一次中国水电设备学术讨论会

作者：管子武刘德民赵永智东方电气集团东方电机有限公司

近年来,我国加大了对超高水头抽水蓄能电站的投资和建设力度,如长龙山、阳江等抽水蓄能电站,最高水头都超过了700m。对于如此高的水头,机组的稳定性是第一关键要素,而无叶区压力脉动水平又是衡量稳定性的一大重要指标,特别是机组处于部... 详细信息

近年来,我国加大了对超高水头抽水蓄能电站的投资和建设力度,如长龙山、阳江等抽水蓄能电站,最高水头都超过了700m。对于如此高的水头,机组的稳定性是第一关键要素,而无叶区压力脉动水平又是衡量稳定性的一大重要指标,特别是机组处于部分负荷工况。超高水头抽水蓄能机组普遍采用长短叶片转轮,该类型转轮的应用,将影响动静干涉效应,从而影响无叶区压力脉动特性。为探索部分负荷下长短叶片构造对动静干涉效应的影响情况,本文研究了某超高水头水泵水轮机无叶区压力脉动特性。通过数值手段,计算和分析了5长5短叶片转轮水泵水轮机无叶区的压力脉动特性。计算结果显示,部分载荷下,无叶区压力脉动的主频包括5倍转频和10倍转频等成分,即包含长(短)叶片通过频率。至于第一主频是5倍频还是10倍频,则视具体运行工况和监测点位置而定,模型试验结果都印证了该结论。更进一步,通过分析流场结构,本文认为长短叶片的构造改变了转轮内部流道的对称性,即长叶片压力面和短叶片吸力面构成的流道与长叶片吸力面和短叶片压力面所构成的流道不同,从而流动也不对称,进而产生长(短)叶片的通过频率。

关键词：超高水头水泵水轮机部分负荷长短叶片转轮动静干涉无叶区压力脉动