检索结果-南通市图书馆

国际水力发电 1997年第5期49卷 56-58页

作者：陶晶陶建民

奥地利富尔普梅斯(Fulpmes)电站的运行人员证实：泥沙磨损破坏对水力机械设备威胁甚大，在本文中，苏珊娜·莫克森介绍了用最先进的涂层技术解决泥沙磨损问题的经验。

关键词：人员威胁问题经验奥地利电站设备泥沙磨损水力机械运行

双吸式离心泵叶片吸力面泥沙磨损破坏规律与形成机制研究

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农业机械学报 2024年第2期55卷 202-207页

作者：张映波赵子龙钱忠东武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072

离心泵叶片泥沙磨损是引黄泵站面临的工程难题,采用模型试验及数值模拟相结合的方法,分析了双吸式离心泵叶片出口的磨损破坏规律及其形成机制。采用多层涂层法、丝线法和内窥式成像技术对叶片的磨损特征和近壁面流态进行了分析,并结合... 详细信息

离心泵叶片泥沙磨损是引黄泵站面临的工程难题,采用模型试验及数值模拟相结合的方法,分析了双吸式离心泵叶片出口的磨损破坏规律及其形成机制。采用多层涂层法、丝线法和内窥式成像技术对叶片的磨损特征和近壁面流态进行了分析,并结合数值模拟分析了叶轮流道内的旋涡结构及颗粒轨迹。研究发现:叶片吸力面出口存在左右近似对称的“三角形”磨损破坏区域,该区域存在明显的流动分离;叶轮内的叶道涡和出口回流涡是导致叶片吸力面出口磨损的主要原因。源于叶片压力面进口的叶道涡诱导泥沙颗粒向叶片吸力面出口聚集,造成吸力面出口的集中磨损;叶片吸力面出口附近存在的回流涡诱导颗粒进行轴向旋转运动,加剧叶片吸力面出口的磨损破坏。本研究为双吸式离心泵的抗磨损设计提供了理论支撑。

关键词：双吸式离心泵叶片吸力面泥沙磨损流场观测数值模拟

基于冲蚀-动网格耦合的混流式水轮机泥沙磨损演化特性研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2024年第2期39卷 234-243页

作者：黄剑峰姚激张蕾蕾北部湾大学建筑工程学院钦州535011 广西海洋工程装备与技术重点实验室钦州535011 昆明理工大学工程力学系昆明650500

含沙水流条件下,水轮机内泥沙颗粒与湍流两相介质相互作用时,泥沙冲蚀动态过程会磨损水轮机过流部件壁面,进而影响水轮机水力性能及运行安全。采用离散相模型(Discrete Phase Model,DPM)中的冲蚀-动网格耦合模型,该文数值模拟了混流式... 详细信息

含沙水流条件下,水轮机内泥沙颗粒与湍流两相介质相互作用时,泥沙冲蚀动态过程会磨损水轮机过流部件壁面,进而影响水轮机水力性能及运行安全。采用离散相模型(Discrete Phase Model,DPM)中的冲蚀-动网格耦合模型,该文数值模拟了混流式水轮机全流道泥沙颗粒冲蚀磨损演化过程,对比了单相及固液两相流工况下的湍流场特性,分析了不同泥沙质量流率与泥沙颗粒形状对于导水机构与转轮的磨损部位、冲蚀变形量以及磨损率随冲蚀时间变化的影响。结果表明:泥沙注入后,尾水管内整体流态有所改善,湍流紊乱程度被明显削弱,相比于清水工况,注入泥沙可减小84%~90%转轮湍动能;座环鼻端及临近固定导叶前缘的上下两端出现的蚀痕以变形磨损为主,活动导叶迎水面头部发生切削磨损,转轮叶片进水边靠近下环处则呈现出明显的冲蚀磨损;活动导叶冲蚀变形量大于固定导叶,转轮叶片工作面磨损率显著高于背面;泥沙质量流率增加,导叶和转轮叶片的冲蚀变形量与磨损率成倍增大,磨损率表现出脉动特性;活动导叶和转轮叶片工作面冲蚀24h后,非球形颗粒冲蚀变形量均大于球形颗粒。该研究可为多泥沙河流中水力机组的维护检修和安全稳定运行提供理论依据和参考。

关键词：混流式水轮机离散相冲蚀-动网格耦合泥沙磨损数值模拟

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双吸式离心泵叶片吸力面泥沙磨损分析

农业机械学报 2024年

作者：张映波赵子龙钱忠东武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室

离心泵叶片泥沙磨损是引黄泵站面临的工程难题，采用模型试验及数值模拟相结合的方法，分析了双吸式离心泵叶片出口的磨损破坏规律及其形成机制。采用多层涂层法、丝线法和内窥式成像技术对叶片的磨损特征和近壁面流态进行分析，并结合... 详细信息

离心泵叶片泥沙磨损是引黄泵站面临的工程难题，采用模型试验及数值模拟相结合的方法，分析了双吸式离心泵叶片出口的磨损破坏规律及其形成机制。采用多层涂层法、丝线法和内窥式成像技术对叶片的磨损特征和近壁面流态进行分析，并结合数值模拟分析了叶轮流道内的旋涡结构及颗粒轨迹。研究发现：叶片吸力面出口存在左右近似对称的“三角形”磨损破坏区域，该区域存在明显的流动分离；叶轮内的叶道涡和出口回流涡是导致叶片吸力面出口磨损的主要原因。源于叶片压力面进口的叶道涡诱导泥沙颗粒向叶片吸力面出口聚集，形成吸力面出口的集中磨损；叶片吸力面出口附近存在的回流涡诱导颗粒进行轴向旋转运动，加剧叶片吸力面出口的磨损破坏。本研究为双吸式离心泵的抗磨损设计提供了一定的理论支撑。

关键词：双吸式离心泵泥沙磨损流场观测数值模拟

混流式水轮机泥沙磨损数值分析及抗磨蚀优化设计研究

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混流式水轮机泥沙磨损数值分析及抗磨蚀优化设计研究

作者：安栋栋西安理工大学

学位级别：硕士

水轮机运行于含沙水流中将遭受泥沙磨损的严重影响,泥沙磨损成为制约水轮机发展的关键因素之一。本文针对一混流式水轮机,开展水沙两相数值研究,对过流通道磨损特性进行详细评估,并针对核心部件转轮开展抗磨损优化设计研究,提升水轮机... 详细信息

水轮机运行于含沙水流中将遭受泥沙磨损的严重影响,泥沙磨损成为制约水轮机发展的关键因素之一。本文针对一混流式水轮机,开展水沙两相数值研究,对过流通道磨损特性进行详细评估,并针对核心部件转轮开展抗磨损优化设计研究,提升水轮机转轮抗磨损性能,分析设计参数与水轮机水力性能及磨损特性的响应关系,为水轮机抗磨损设计提供科学理论支撑。本文的主要工作和结论如下:(1)明确了水轮机在不同泥沙参数、不同运行条件及不同过流通道结构下的磨损特性。基于水沙两相流动理论联合壁面磨损模型开展数值计算,结果表明:泥沙浓度影响磨损强度,不同泥沙浓度下磨损分布规律相似,随泥沙浓度升高过流通道壁面磨损强度增加。沙粒粒径影响磨损分布,大粒径下磨损集中于导叶及转轮叶片头部,呈密集的撞击磨损;小粒径磨损分布于导叶及叶片表面,呈散布的摩擦磨损。导叶开度变化对转轮叶片磨损影响相较于水头更明显,开度减小磨损降低,小开度下不稳定流动对应位置磨损较高;水头降低,叶片磨损更集中于下环附近。对过流通道结构补充导叶间隙,间隙诱发泄漏涡进而影响磨损形貌,导叶间隙高度增加泄漏涡形态增强,下游转轮叶片磨损加重。(2)开展多目标、多工况水轮机抗磨损优化设计,提升了水轮机转轮抗磨损性能。以参数化转轮叶片的形状控制点为设计变量,以效率及转轮叶片表面平均磨损率为主要优化目标,在多工况下求解寻优得到优化转轮。优化转轮磨损情况有明显的改善,叶片表面平均磨损率最高减小23.91%,并较好保持了原有设计下的水力性能。磨损形貌上优化后叶片正面高磨损区域明显减小,叶片背面高磨损区域在低水头工况点接近消失。水轮机内部流动分析发现优化转轮叶片出水边附近流速及流道内泥沙浓度均有所降低。(3)基于平行坐标系展开方法及敏感性分析方法对水轮机抗磨损优化设计空间的信息进行研究,探索设计变量对水轮机水力性能及抗磨损性能的影响机制。将设计变量及目标函数值构成的高维数据空间在平行坐标系下展开,结果显示优化目标中效率及平均磨损率存在明显制约关系。三个工况点设计变量敏感性分析显示,关键设计变量对于效率及磨损率的影响均为正相关或负相关,即关键设计变量改变时效率与磨损率同步上升或下降。设计变量与效率及平均磨损率响应关系显示,当骨线圆周角发生变化时,大多数设计变量下,效率与平均磨损率之间存在相互制约或同步变化的响应关系,改善磨损性能将降低一定幅度的水力性能。

关键词：混流式水轮机泥沙磨损多相流优化设计

基于数据中台技术的泥沙磨损对高水头混流式水轮机运行效率下降程度影响评估技术研究

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中国设备工程 2024年第10期 185-187页

作者：邹旸章光裕新疆新华水电投资股份有限公司新疆乌鲁木齐830063 湖南江河能源科技股份有限公司湖南长沙410000

在多泥沙河流段时,水电站高水头混流式水轮机运行一般存在严重的泥沙磨损问题,导致机组运行效率和稳定性下降,甚至影响机组运行安全。本文提出了一种基于数据中台的泥沙磨损对机组运行效率下降程度影响评估技术,采用蜗壳压差测定相对效... 详细信息

在多泥沙河流段时,水电站高水头混流式水轮机运行一般存在严重的泥沙磨损问题,导致机组运行效率和稳定性下降,甚至影响机组运行安全。本文提出了一种基于数据中台的泥沙磨损对机组运行效率下降程度影响评估技术,采用蜗壳压差测定相对效率方法开发分析模型,使用实测数据对水轮机实时运行效率进行计算和趋势分析,从而实现对泥沙磨损导致水轮机运行效率的长期监测和评估,并成功应用于新华水电集团波波娜水电站。该项评估技术是一项运用数字化和智能化技术解决电站运行痛点问题的前瞻性和创新性应用,对机组运行具有很高的应用价值,能有效评估泥沙磨损对机组运行效率下降程度的短期及长期影响,有助于逐步准确掌握泥沙磨损对机组运行的损害规律,进而科学选择抗磨措施,合理安排机组检修周期。

关键词：数据中台高水头混流式水轮机泥沙磨损运行效率下降程度

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冲击式水轮机泥沙磨损试验测试系统研发

西华大学学报（自然科学版） 2024年第3期43卷 18-24,44页

作者：刘小兵覃蓓邓万权吉雷张力姚兵刘季涛流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039

冲击式水轮机在多沙河流上运行时会面临十分严重的泥沙磨损问题。针对目前国内缺乏冲击式水轮机泥沙磨损研究试验系统的情况,研发了一套冲击式水轮机泥沙磨损试验测试系统。该系统由管路及供水系统、沙水池及泥沙搅拌系统、水轮机试验... 详细信息

冲击式水轮机在多沙河流上运行时会面临十分严重的泥沙磨损问题。针对目前国内缺乏冲击式水轮机泥沙磨损研究试验系统的情况,研发了一套冲击式水轮机泥沙磨损试验测试系统。该系统由管路及供水系统、沙水池及泥沙搅拌系统、水轮机试验机组、数据采集与测控系统等部分组成,可支持最高水头800 m、最大流量300 m^(3)/h和最高水轮机转速2500 r/min的冲击式水轮机泥沙磨损和性能试验,采用可编程控制器(PLC)和LabVIEW软件可实现供水泵启停、水轮机转速调节和管路阀门自动控制,同时能实时监测水轮机转速、水头、流量等关键参数。经过试验显示该泥沙磨损试验测试系统具有精度高(达0.3%)、自动化水平高、运行稳定、操作简单以及人机界面友好等特点。

关键词：冲击式水轮机泥沙磨损性能试验测控系统

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副叶片对双吸离心泵口环泥沙磨损的影响分析

水力发电学报 2012年第4期31卷 232-237页

作者：钱忠东王焱谢华武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室武汉430072

采用欧拉—拉格朗日多相流模型,对双吸式离心泵内的水流和泥沙颗粒运动进行了模拟,分析了不同型式的副叶片对口环磨损的影响,分析结果表明:口环附近流速较低,对泥沙颗粒的挟带能力较弱,造成口环附近泥沙浓度远远高于水中平均泥沙浓度,... 详细信息

采用欧拉—拉格朗日多相流模型,对双吸式离心泵内的水流和泥沙颗粒运动进行了模拟,分析了不同型式的副叶片对口环磨损的影响,分析结果表明:口环附近流速较低,对泥沙颗粒的挟带能力较弱,造成口环附近泥沙浓度远远高于水中平均泥沙浓度,导致了口环的快速磨损;采用副叶片可以提高口环附近水流相对速度的径向分量,防止泥沙颗粒在口环附近区域淤积,从根本上减少泥沙对口环的磨损;副叶片的存在会引起额外的圆盘摩擦损失,导致装置效率下降,采用后弯式短副叶片可以有效减少摩擦损失。

关键词：水力机械泥沙磨损数值模拟副叶片

基于改进欧拉算法的双吸离心泵泥沙磨损特性研究

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农业机械学报 2017年第3期48卷 124-133,147页

作者：张自超王福军陈鑫廖翠林徐洪泉陆力中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心北京100083 中国水利水电科学研究院北京100038

固液两相流算法对双吸离心泵泥沙磨损模拟精度有直接影响。采用改进的固液两相流欧拉算法,考虑了相间阻力和泥沙扩散系数两方面因素,对典型悬移质泥沙粒径条件下的双吸离心泵流场进行了数值计算。研究发现,叶片表面湍流强度在头部和尾... 详细信息

固液两相流算法对双吸离心泵泥沙磨损模拟精度有直接影响。采用改进的固液两相流欧拉算法,考虑了相间阻力和泥沙扩散系数两方面因素,对典型悬移质泥沙粒径条件下的双吸离心泵流场进行了数值计算。研究发现,叶片表面湍流强度在头部和尾部较大,可达6%~10%;叶片头部和尾部的颗粒动态尺度大于中部。由湍流强度和颗粒动态尺度组成的湍动尺度效应,在叶片头部和尾部表现强烈,湍动尺度效应使固液相间阻力增大,更有利于颗粒的扩散,避免了颗粒聚集,对大颗粒的作用强于小颗粒。湍动尺度效应导致叶片表面固相体积分数分布范围减小,大颗粒的变化值大于小颗粒,叶片头部和尾部的改变值大于中部,叶片表面的严重磨损部位为叶片工作面尾部的块状磨损区,这比采用传统算法得到的带状磨损区和偏磨区计算结果,更符合离心泵实际磨损情况,考虑湍动尺度效应后得到的磨损率也有所增大。在此基础上,提出了双吸离心泵叶片水力设计和表面喷涂防护原则,为提高双吸离心泵抵抗泥沙磨损能力奠定了基础。

关键词：双吸离心泵泥沙磨损固液两相流改进欧拉算法

基于反问题设计的离心泵叶轮泥沙磨损特性优化研究

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水利学报 2023年第12期54卷 1452-1463页

作者：张自超李君关婷月李延频张兰金华北水利水电大学工程训练中心河南郑州450045 华北水利水电大学河南省流体机械工程技术研究中心河南郑州450045 华北水利水电大学能源与动力工程学院河南郑州450045

离心泵被广泛应用于我国黄河沿岸的提灌泵站中。黄河水中的泥沙对离心泵造成的泥沙磨损问题严重影响离心泵的安全高效运行。反问题设计是离心泵叶轮优化设计的常用方法,但作为其关键设计参数的叶片载荷加载方式对离心泵磨损性能的影响... 详细信息

离心泵被广泛应用于我国黄河沿岸的提灌泵站中。黄河水中的泥沙对离心泵造成的泥沙磨损问题严重影响离心泵的安全高效运行。反问题设计是离心泵叶轮优化设计的常用方法,但作为其关键设计参数的叶片载荷加载方式对离心泵磨损性能的影响尚不清楚。针对叶片载荷加载方式对离心泵叶轮泥沙磨损特性影响的问题,采用固液两相流数值计算的方法,研究了前盖板前加载后盖板后加载、前后盖板均偏中加载以及前后盖板均偏后加载3种不同叶片载荷加载方式对离心泵水力性能、叶轮磨损特性和固液两相流流场特性的影响。结果表明:相比于其它方案,前后盖板均偏中加载方案得到的离心泵具有较优的水力性能。在各工况下,相比于原叶轮,前后盖板均偏中加载方案的叶片最大磨损率减小25%~73%,小流量工况下可减小73%,大流量工况下可减小25%,明显提高了叶片的磨损性能。相比于原叶轮,3种优化方案在前盖板背面流线上的压力分布更均匀光顺;在小流量工况下,前后盖板均偏中加载方案和前后盖板均偏后加载方案叶片表面的固相体积分数较小,各种方案得到的叶片表面的速度分布基本相同;在额定流量工况下,原叶轮的叶片表面体积分数较小,前后盖板均偏中加载方案和前后盖板均偏后加载方案的叶片工作面固相速度大的区域相对较小,固相速度也有所减小。因此,前后盖板均偏中加载方案具有较优的水力性能和磨损特性,可为离心泵叶轮磨损特性的优化提供参考。

关键词：反问题设计离心泵固液两相流泥沙磨损优化设计