一、Three-Dimensional Simulation of Unsteady Flow in a Model Francis Hydraulic Turbine（论文文献综述）
冷在军[1]（2021）在《混流式水轮机变负荷过程内部流动特性研究》文中研究指明随着太阳能和风能等间歇性能源在电网中的占比增加,水轮机作为调频设备,越来越频繁的在不同工况条件之间转换,严重影响水轮机的安全稳定运行。迫切需要理清负荷变化过程中水轮机内部流场转变规律。因此,本文基于Francis99模型开展混流式水轮机瞬态过程中非定常流动特性研究,探讨导叶运动导致的流场内部压力脉动的不稳定特性,揭示尾水管内部流动特性的非定常变化与内部旋流结构演化规律的关联及影响,具有重要的工程实际应用价值,主要结论如下:（1）对三个稳定工况下尾水管速度分布、压力脉动时频域、内部流场之间的差异进行了分析。结果表明,不同流量工况下无叶区和转轮内部的主频分布主要受到动静干涉的影响,尾水管上游的压力脉动幅值差异不大。转轮出口环量的不同是导致锥管段内流动存在差异的主要原因。最优工况和大流量工况下尾水管内部流场均呈轴对称分布,但大流量工况中心旋流的旋流强度更强。小流量工况下中心回流区形成的再回流具有更强的切向速度,内部流动向不对称状态转变,由此导致了尾水管内部以0.27fn低频脉动的螺旋状涡带主导的偏心流场结构。（2）对变负荷过程中外特性参数、瞬时压力脉动的非定常变化以及尾水管内部流动变化进行了详细的分析。结果表明,在负荷变化过程中,在转轮叶片表面压力梯度向下环出口处偏移与流场内部压力脉动的共同作用下,转轮受力不同分量的变化趋势和转轮力矩均表现出动态变化特点。尾水管内部涡核的形成是在导叶关闭过程初始阶段开始的,导叶的持续关闭,使得转轮出口旋流强度不断变化,导致了尾水管内部的旋流结构不断演化。尾水管中心低速区逐渐出现,并不断扩大形成反向流动,流场不稳定性增强,使得最初的轴对称旋流结构强度不断增强,破裂聚合,最终在小流量运行条件下形成单条准稳态螺旋状涡带,从而影响水轮机部件结构稳定。
陈旻甲[2]（2021）在《混流式转轮出口流场结构与尾水管压力脉动特性的关联机理研究》文中进行了进一步梳理尾水管涡带不仅是水力机组产生振动的重要因素之一,同时也被认为是严重影响水轮机工作效率的一个重要因素,因此,研究尾水管压力脉动特性与转轮之间的协联关系有着重要的价值。本文对一个高水头混流式水轮机进行了数值模拟,分别的计算了在开度6,开度10以及开度14工况下的数值计算。本文的研究内容与结论如下:（1）在模型实验中,通过安装传感器的方式来获取压力脉动时域信号,获取信号的位置由顶盖上下游、尾水管锥管段上下游以及尾水管弯肘段上下游处。对获得的时域信号进行CEEMD分解后进行分析,结果表明,尾水管内压力脉动相对幅值随导叶开度的增大整体上呈现递减的趋势。顶盖处的振幅要大于尾水管内锥管与肘管段的振幅,且在开度6条件下,振幅要明显大于开度10和开度14的工况;当为小开度流量工况时,测点的振动主频整体随着水头的增大呈现下降趋势;当开度逐渐增大时,测点的振动主频整体随着水头的增大呈现上升趋势。（2）在导叶开度变化的过程中,为了更加准确地获悉水轮机各过流部件的大小分布情况。以熵产理论为基础,分析了各流道元件能量损失的位置和大小,研究了能量损失产生机理、转轮出口速度场变化与尾水管压力脉动分布之间的关系。计算结果表明:熵产值的变化与转轮出口速度场分布、尾水管压力分布存在着显着的联系。通过分析个部件流场局部熵产率分布的变化情况,可以得出锥管与肘管处的熵产率比尾水管其他部位高,且越靠近转轮出口处的熵产率越高。（3）由数值模拟计算结果分析发现,随着导叶开度增大,转轮出口面轴面速度场的低速区面积逐渐减小,导致尾水管直锥段的涡带生成面积逐渐减小;转轮出口面的其他区域轴面速度逐渐增大,同时尾水管直锥段压力脉动逐渐也增大。在尾水管内部,直锥段的压力脉动变化比弯肘段的压力脉动变化更为剧烈,随着导叶开度的增大,转轮出口面中心处的压力数值呈现递增趋势,尾水管内部流动流速较大的区域从弯肘段逐渐向尾水管入口偏移。总结得出,转轮出口流场的低速区面积大小影响着涡带的大小,转轮出口流场其余区域的速度大小与尾水管内的压力脉动大小呈现正相关关系。
黄汉维[3]（2021）在《混流式水轮机开机过程导叶小开度区内部流场及单向流固耦合分析》文中指出水轮机的开机过程往往会引起机组振动和转轮叶片的破坏,导致其性能变差,甚至威胁机组的安全稳定运行。本文以混流式水轮机为研究对象,针对开机过程中的导叶小开度工况展开数值分析。利用动网格控制活动导叶的开启,研究不同导叶开度对水轮机性能的影响,在导叶开启过程中选取1.8°、2.2°、2.7°、3.2°、3.7°、4.2°、4.7°、5.2°、5.7°和6.1°共计10个工况点,来具体分析水轮机内部流态和转轮应力的变化规律。为研究混流式水轮机开机过程对流道内流态特性与转轮结构特性的影响,建立了混流式水轮机全流道几何模型,基于SST湍流模型、单向流固耦合、预应力模态分析,对混流式水轮机展开瞬态数值模拟和流固耦合计算。在开机过程中,随着活动导叶开度的增加,导叶域的高压区逐渐向转轮域延伸,转轮叶片压力最大值先减小后增大,转轮内涡流粘度增大,且涡流粘度较大的区域集中在泄水锥以及转轮出口处,无叶区速度最大值先减小后增大,尾水管内出现明显的脱流现象。然后将流体计算结果加载到固体域上进行流固耦合,发现转轮等效应力最大点主要分布于叶片与下环和上冠的连接处,转轮的变形量最大点主要分布在叶片靠近上冠的部分。随着导叶开度的增加,机组流量的增大,转轮应力逐渐增大。在19.7°、23.5°和31.5°的3个导叶大开度工况点,分别对混流式水轮机展开单向流固耦合计算,将其作为参考对象,对比研究导叶小开度下的转轮结构的应力应变特性。研究发现,相比导叶大开度下的转轮的流固耦合计算结果,开机过程中的导叶小开度下的转轮的最大等效应力较小,而最大变形量较大,开机过程对水轮机叶片的结构特性会产生一定的影响。对不同导叶开度下的转轮进行预应力模态分析,发现不同导叶开度下转轮的模态振型几乎一致。本文研究内容可为混流式水轮机开机过程的特性研究提供一定参考依据。
宛航[4]（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。
毛息军[5]（2021）在《复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性及其运行可靠性研究》文中指出水轮发电机组在强大且复杂的水力、电场和磁场等因素的共同作用下,将产生十分复杂的振动,进而给机组自身的安全稳定运行带来巨大的安全隐患。尤其是机组运行在非设计工况下时水流激励还具有显着的非平稳特性,导致机组的振动变得更加复杂,并且加之机组每个单元之间不可避免地存在着相互联系、互相影响的关系,使得水轮发电机组在运行中还常常表现出一些难以解释的异常行为。因此,为了提高水轮发电机组运行的安全性、稳定性和可靠性,开展在复杂水流激励影响下机组的动态特性及其运行可靠性问题的研究工作是十分必要的。本文主要内容包括:首先,考虑轴承系统对机组的影响把机组主轴系统简化为集中参数模型,引入发电机气隙磁场能,采用平板壳单元模拟机组的转轮叶片,综合运用刚体动力学和弹性动力学相关理论建立水轮发电机组集中参数-有限元混合动力学一般模型,然后由拉格朗日方程推导机组动力学方程表达式。其次,通过分析不同工况下水轮发电机组的水流激励特性,基于虚拟激励法构建适用于模拟不同工况下作用在水轮发电机组上的随机水流激励的数学模型,再根据所建立的水轮发电机组集中参数-有限元混合动力学模型,应用随机振动理论探明不同工况下机组的动力学特性,揭示机组振动特性与结构参数、材料参数、水力参数之间的内在关系,并通过实例对不同工况下的水流激励特性和机组动力学特性进行分析,为研究机组的运行可靠性奠定理论基础。然后,根据水轮发电机组各部位的振动幅值应控制在一定限值之内的安全可靠运行准则,构造各部位振动的极限状态控制方程,应用首次超越可靠度理论,分别建立额定负荷工况、部分负荷工况和超负荷工况下水轮发电机组的可靠性模型,在此基础上建立复杂工况下水轮发电机组可靠性综合评估模型。最后,通过实例探究机组运行可靠性与各结构参数、材料参数、水力参数之间的内在关系,并运用Monte Carlo Simulation（MCS）法对所建可靠性模型的可行性和有效性进行验证。
冯金海[6]（2021）在《混流式水轮机偏负荷运行工况稳定性研究》文中研究表明为消减随机间歇能源对电网不稳定性影响,水电将从基础负荷角色转型成为高度灵活可调节能源,这就会使得更多混流式水轮机组常态化运行于偏负荷工况以平衡电网参数。偏负荷工况运行下水轮机机组,将会面临动态负荷不平衡问题,受到高幅值压力脉动、强烈水力振动、高分贝诱导噪声等威胁。随着水轮机设计、制造水平提高与材料进步,混流式水轮机应用由低比转速向高比转速甚至超高比转速迈进。高比转速水轮机运行高效区相对较窄、机组出力容易产生失稳状况。为响应外部电力能源规模化发展和技术进步,这就对高比转速水轮机提出了实质性进步要求,不但要具有较高效率,而且要具有较好稳定性和可靠性。本着保障高比转速混流式水轮机组在新形势下能够安全高效运行目的,本文基于流固耦合理论、熵产理论以及本征正交分解理论,通过计算流体力学数值仿真方法,从水轮机结构、能量和流场等角度出发,详细分析了偏负荷运行工况下高比转速混流式水轮机结构、能量和流场失稳规律和机理。本论文主要包括以下几个方面:（1）基于流固耦合理论,以负荷为变化参数,研究混流式水轮机转轮结构在偏负荷运行工况下结构特性,分析不同负荷工况下转轮结构应力、变形等结构强度评估关键问题,探究不同负荷工况转轮结构预应力模态和湿模态,分析转轮结构固有频率和共振振型变化规律。所得结果可为高比转速水轮机机组健康运行提供理论参考。（2）基于熵产理论,对偏负荷运行工况下混流式水轮机内部能量损失进行系统研究,定量分析偏负荷运行工况下混流式水轮机内部不同区域能量损失特点,精确捕捉混流式水轮机产生水力损失的具体位置,实现对偏负荷工况下混流式水轮机能量稳定性精准预测。所得结论可为混流式水轮机优化设计和拓宽高比转速混流式水轮机高效区提供一定理论支持。（3）基于快速傅里叶变换,针对混流式水轮机柔性运行过程负荷变化,研究不同负荷工况蜗壳、转轮及尾水管等关键部位压力脉动规律,分析压力脉动与转频、叶频以及倍频之间耦连机理,从静压、湍动能和涡量等角度,探究影响偏负荷工况混流式水轮机流场失稳规律。所得结论可为混流式水轮机偏负荷工况柔性运行过程降低水力激振提供一定理论指导。（4）基于涡动力学原理,针对混流式水轮机柔性运行过程负荷变化,分析不同负荷工况下尾水涡带演化机理。基于本征正交分解理论,对尾水涡带进行模态分解,探究偏负荷工况尾水涡带相干结构,捕获不同尺度涡演化规律。所得结果可为混流式水轮机柔性运行过程消减尾水摆动,改善混流式水轮机全流道流态失稳提供相关建议。
孙国勇[7]（2021）在《混流式水轮机内流相干结构演变分析》文中认为近年来,随着风、光等可再生新能源装机规模快速增长,越来越多的水电站作为调节者的身份开始投产运行。这对水轮机的稳定运行提出了更高的要求,需要其能在较大工况范围内工作,但作为水电站将水流动能转化为电能的核心部件-混流式水轮机,其最优运行范围相对较小,在偏离最优工况运行时往往会使得内部流场流动变得复杂,造成水轮机的稳定性问题。水轮机稳定运行问题的诱发因素有很多,主要包括电磁,机械和水力,其中影响最严重是水力因素。水力因素的影响主要体现在内流场周期发展的相干机构（如叶道涡,尾水涡,卡门涡等）诱发的波动压力频率与结构固有频率一致,导致机组甚至厂房产生共振。现有的涡准则可以可视化涡结构,但是通过这些方法无法提取出不同频率的相干结构。为此本文采用动力学模态分解的方法,对转轮单流道和尾水管锥管段流场进行了特征模态分解,研究了各单一频率对应的相干结构和动力学信息,以期为水电站稳定运行和水轮机的优化设计提供指导和参考。论文首先推导了动力学模态分解（DMD）算法,编写和优化了DMD算法代码,并以圆柱绕流问题为例,进行动力学模态分解算法模态分解分析和重构及预测流场能力的误差分析,验证了DMD算法应用的准确性和可靠性。其次,对Fracis-99水轮机模型进行前处理,包括几何建模,网格划分。然后进行了三个不同工况（部分负荷PL、最优工况BEP、高负荷HL）混流式水轮机全流道数值模拟。通过外特性、监测点脉动压力均值等参数的数值和实验数据对比,验证了数值模拟结果的准确性,在此基础上进行了尾水管涡带尺度和旋度变化规律分析。三个工况下数值计算结果和实验数据基本吻合。PL涡带尺度最大,旋度最高,沿轴向向下,涡带的尺度逐渐变大,但螺旋向下发展的能量越来越小。BEP涡带尺度中等,旋度最小,沿轴向向下,涡带的尺度逐渐变大。HL涡带尺度最小,旋度中等,沿轴向向下,涡带的尺度逐渐变小。最后,以数值模拟结果和数据为样本,利用DMD方法分析了三个工况转轮单流道和尾水管锥管段内三维相干结构及其动力学信息。三个不同工况BEP相干结构最稳定,HL次之,PL流场的相干结构稳定性最差;捕获到了各阶模态对应的相干结构时空的发展过程以及位置和形态;DMD方法能够精准重构流场,误差为10-12左右,对于预测流场的误差相对重构流场的误差会有阶跃式增大,但误差最后均稳定在10-2左右。
宋罕[8]（2021）在《中水头混流式水轮机内部流动及压力脉动特性的数值模拟研究》文中认为水轮机稳定性问题一直是一个错综复杂的难题,国内外很多电站由于水轮机压力脉动和水力振动问题,引起功率摆动,转轮叶片开裂,水轮机出现啸叫声,厂房振动、甚至机组损坏,造成巨大的经济损失。水轮机在偏工况下运行时,稳定性问题更加突出,而水轮机偏工况是多能互补联合发电系统中经常性的运行状态。本研究针对多能互补联合发电系统中的杨家湾水电站混流式水轮机,开展压力脉动特性数值研究,为水轮机稳定运行提供合理运行区域,对相关技术领域有较好的促进作用。（1）构建水轮机过流部件的计算域三维水体模型。对水轮机各过流部件进行网格划分,包括蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮、尾水管等过流通道的水体进行网格划分。（2）在额定水头、145m水头、最大水头三个特征水头下,分别对不同工况进行了水轮机内部流场的数值计算,得到了不同工况下各过流部件内部流动特性。（3）对杨家湾水电站三个特征水头下不同导叶开度工况进行非定常数值计算,设置了一系列各过流部件监测点,通过快速傅里叶变换（FFT）对水轮机内部压力脉动进行频谱分析,利用FFT可以将时域信号转换到频域中,将不同频率的压力脉动幅值加以分辨,找出各过流部件产生压力脉动的原因,研究了不同工况下水轮机压力脉动特性。
宿科[9]（2021）在《大变幅水头混流式水轮机空化特性研究》文中指出水轮机作为水力发电系统中最为重要的部件,其运行的稳定性与安全性一直广受业内关注。而在电网中主要起调峰调频作用的水头大变幅机组的稳定性与安全性显得更为重要。本文以四川紫坪铺水电站机组为研究对象,分析其在大变幅条件下的全流道空化流动特性,同时针对该机组在特定水头和出力条件下的异常高频振动问题,通过与电站方面共同进行变负荷试验,并对大量变负荷试验数据进整理,绘制出异常高频振动区域。同时对电站近几次检修报告进行对比分析,排除掉电磁振动及机械振动,确定机组出现的异常高频振动为水力振动。据此本文主要展开了如下的研究:（1）针对机组转轮为俄罗斯LMZ公司所产,未向我方提供详细水力模型资料,为此在B修期间对转轮进行现场三维激光扫描,通过逆向工程技术获取转轮部件的实体及水体模型,为水轮机安全可靠运行等提供了关键的水力模型资料。（2）在阅读大量相关文献的基础上,基于密度修正的RNG k-ε湍流模型及ZGB空化模型对70m、100m、129m水头下的三种不同开度工况以及98m水头条件下振动区域内的振动初生、振动最强及振动消失点三个工况进行空化数值模拟。并对模拟结果进行内部空化流动分析。（3）通过分析水轮机不同水头及开度下的全流道空化结果发现,水头和开度增加会使固定导叶及活动导叶出口压力圆周分布的均匀性增强,该型水轮机活动导叶高压侧压力梯度均匀,而低压侧压力分布呈现先减小后增加的特点,且在低压侧下部存在一个相对低压区;各水头下,叶片吸力面空化程度随活动导叶开度增大而增大,高水头条件下,叶片吸力面进口靠下环处随着开度增大出现局部空化区,空化区位置与检修时发现的空蚀破坏位置一致。（4）通过对尾水管及转轮内部的空化流动分析发现,三种工况下,空化均发生在转轮内吸力面靠下环位置及叶片出水边处,叶片在高频振动初生及振动最强工况点,转轮叶片出口处监测点及尾水管进口管壁处监测点压力脉动均出现了与楼板异常振动频率吻合的24fn的高频分量,同时转轮旋转过程中所受的径向力也出现了同样的高频分量。最后将计算所得的三种工况下的转轮叶片出水边产生的卡门涡列频率与异常振动频率进行对比分析,发现振动最强点卡门涡频率61.38Hz（约为24.5fn）与异常振动频率相似,判定异常振动是转轮叶片出水边的卡门涡列与楼板结构产生的共振。
朱乔琦[10]（2021）在《渔子溪电站水轮机内部流动计算及转轮流固耦合特性研究》文中认为渔子溪水电站水轮机机组运行过程中,水轮机振动大、水轮机转轮叶片出现裂纹及掉块、不能满导叶开度运行等缺陷问题,大大降低了水轮机的使用寿命,危及到水力机组的安全运行,造成电站经济损失。本研究对渔子溪水电站混流式水轮机在部分典型导叶开度工况下的内部流动特性、流固耦合特性、空化特性进行了研究,为解决渔子溪水电站水轮机的缺陷问题以及其它水轮机优化设计提供重要参考。其主要研究工作及成果如下:1.对渔子溪水电站水轮机全流道过流部件（包括蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮以及尾水管）进行三维几何建模,并对水轮机几何模型进行计算网格划分。2.采用标准湍流模型对水轮机各工况进行定常流动计算,分析了9种工况下的水轮机内部流动特性并且计算了空化及涡带,结果表明水轮机在低水头小导叶开度以及高水头大导叶开度工况下流动状况不好,空泡主要出现在转轮叶片出水边,在100%导叶开度下空泡不仅出现在转轮叶片出水边,在转轮出口中心、尾水管进口均有空化发生,会造成机组的强烈振动及空蚀破坏。3.在定常流动计算的结果上,使用单向流固耦合法对水轮机转轮进行耦合计算,分别对转轮进行变形分析,模态分析和静力学分析,结果表明水轮机转轮在叶片进水口与上冠交界处和叶片出水口与下环交界处变形较大、应力集中现象比较明显,容易引起叶片出现裂纹和断裂。对水轮机进行非定常流动计算,分析转轮内部最大变形量、应力、应变,得到了在水轮机运行中转轮叶片易发生裂纹的位置。4.研究结果对探究水电站水轮机组实际运行过程中的不稳定特性具有实际价值,对找出导致水轮机转轮缺陷的内在流动动力因素具有重要意义。
二、Three-Dimensional Simulation of Unsteady Flow in a Model Francis Hydraulic Turbine（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、Three-Dimensional Simulation of Unsteady Flow in a Model Francis Hydraulic Turbine（论文提纲范文）
（1）混流式水轮机变负荷过程内部流动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 瞬态过程数值模拟方法研究现状 |
| 1.2.2 瞬态过程流动特性研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 水轮机模型及数值模拟策略 |
| 2.1 Francis99模型介绍 |
| 2.1.1 试验装置及参数 |
| 2.1.2 监测点的布置 |
| 2.2 流动控制方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 数值格式及近壁面处理 |
| 2.5 稳定工况 |
| 2.5.1 运行参数及边界条件 |
| 2.5.2 计算域离散与网格无关性验证 |
| 2.6 变负荷瞬态工况 |
| 2.6.1 变负荷运行参数变化 |
| 2.6.2 瞬态计算初始条件及边界条件 |
| 2.6.3 计算域离散与网格无关性验证 |
| 2.6.4 网格变形与重构 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 稳定工况尾水管内流特性研究 |
| 3.1 数值结果验证 |
| 3.2 尾水管平均速度分布分析 |
| 3.3 压力脉动分析 |
| 3.3.1 BEP、HL工况压力脉动分析 |
| 3.3.2 PL工况压力脉动分析 |
| 3.4 尾水管内部流场分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 变负荷瞬态过程水轮机内部流动特性研究 |
| 4.1 外特性参数和转轮受力分析 |
| 4.2 变负荷过程瞬时流场分析 |
| 4.2.1 无叶区流动特性分析 |
| 4.2.2 尾水管非定常速度场分析 |
| 4.2.3 尾水管旋流结构演化分析 |
| 4.2.4 尾水管内湍动能分布 |
| 4.3 变负荷过程压力脉动分析 |
| 4.3.1 变负荷过程压力脉动时域分析 |
| 4.3.2 变负荷过程压力脉动时频分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（2）混流式转轮出口流场结构与尾水管压力脉动特性的关联机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究历史与进展 |
| 1.2.1 理论分析进展 |
| 1.2.2 试验与数值分析研究现状 |
| 1.2.3 尾水管压力脉动的改善措施 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 2.数值模拟方法与计算模型 |
| 2.1 流体基本控制方程 |
| 2.2 数值模拟方法与湍流模型 |
| 2.2.1 数值模拟方法 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.3 计算模型 |
| 2.3.1 混流式水轮机计算模型 |
| 2.3.2 网格划分 |
| 2.3.3 边界条件设置 |
| 2.3.4 计算结果分析方法 |
| 3.模型试验分析 |
| 3.1 模型试验台简介 |
| 3.2 基本设置和工况选择 |
| 3.2.1 测点布置 |
| 3.2.2 测试工况 |
| 3.3 压力脉动信号分解方法 |
| 3.3.1 信号分解方法 |
| 3.3.2 压力脉动测量与分析 |
| 3.3.3 样本熵简介 |
| 3.4 相对压力脉动幅值特性分析 |
| 3.4.1 开度6下相对压力脉动特性分析 |
| 3.4.2 开度10下相对压力脉动特性分析 |
| 3.4.3 开度14下相对压力脉动特性分析 |
| 3.5 尾水管内压力脉动频域分析 |
| 3.5.1 开度6下频域特性分析 |
| 3.5.2 开度10下频域特性分析 |
| 3.5.3 开度14下频域特性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4.过流部件的熵产分析 |
| 4.1 熵产理论介绍 |
| 4.2 流场各部件的熵产分析 |
| 4.2.1 导叶分析 |
| 4.2.2 转轮分析 |
| 4.2.3 尾水管分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5.转轮内部流场结构与尾水管压力脉动的相关机理 |
| 5.1 数值计算结果与试验结果比较分析 |
| 5.1.1 效率对比 |
| 5.1.2 尾水管压力脉动结果特性分析 |
| 5.2 转轮内部流动分析 |
| 5.3 转轮叶片的压力分布分析 |
| 5.4 转轮出口面数值模拟分析 |
| 5.4.1 速度场分析 |
| 5.4.2 压力分布规律分析 |
| 5.5 转轮内部流场与尾水管内压力脉动的相关机理 |
| 5.5.1 不同开度下尾水管内流线分布 |
| 5.5.2 尾水管内监测点与压力脉动分布 |
| 5.5.3 尾水管内部涡带演化特性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6.总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（3）混流式水轮机开机过程导叶小开度区内部流场及单向流固耦合分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 CFD方法与动网格在流体机械中的应用 |
| 1.2.2 流固耦合在流体机械中的应用 |
| 1.2.3 导叶小开度区水轮机内部流动及应力分析研究进展 |
| 1.3 本文主要工作内容 |
| 2 数值模拟基本理论 |
| 2.1 计算流体动力学基本理论 |
| 2.1.1 流动基本控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.2 动网格基本方法 |
| 2.2.1 弹簧近似方法 |
| 2.2.2 弹性体方法 |
| 2.2.3 扩散光顺法 |
| 2.2.4 局部重构网格 |
| 2.3 有限元分析基本理论 |
| 2.4 流固耦合基本原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 瞬态过程数值模拟策略 |
| 3.1 模拟的水轮机开机瞬态过程 |
| 3.2 计算域模型建立与网格划分 |
| 3.2.1 三维流域建模 |
| 3.2.2 计算域网格划分 |
| 3.3 进出口边界条件 |
| 3.4 湍流模型选取 |
| 3.5 动网格技术 |
| 3.5.1 导叶运动轨迹的推导 |
| 3.5.2 CFX中动网格的设置 |
| 3.5.3 时间步长的确定 |
| 3.6 网格无关性验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 水轮机开机过程流动计算与分析 |
| 4.1 性能对比 |
| 4.2 压力场分析 |
| 4.3 转轮叶片表面压力分析 |
| 4.4 转轮内流态分析 |
| 4.5 速度场分析 |
| 4.6 尾水管内流态分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 水轮机开机过程转轮应力分析 |
| 5.1 流固耦合计算方法与计算工况点 |
| 5.2 转轮结构计算模型及边界条件 |
| 5.3 开机过程转轮应力变化规律 |
| 5.4 开机过程转轮变形量变化规律 |
| 5.5 模态分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（4）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 |
（5）复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性及其运行可靠性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题依据及研究意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 水轮发电机组水流激励特性研究现状 |
| 1.2.2 水轮发电机组动力学特性研究现状 |
| 1.2.3 水轮发电机组振动可靠性研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 水轮发电机组动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水轮发电机组力学模型 |
| 2.3 水轮发电机组动力学模型 |
| 2.3.1 主轴系统集中参数模型 |
| 2.3.2 叶片弹性体有限元模型 |
| 2.3.3 机组集中参数-有限元混合动力学模型 |
| 2.4 水轮发电机组动力学方程 |
| 2.4.1 水轮发电机组系统总动能 |
| 2.4.2 水轮发电机组系统总势能 |
| 2.4.3 水轮发电机组动力学方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水轮发电机组水流激励特性研究 |
| 3.2.1 额定负荷工况下水流激励特性 |
| 3.2.2 部分负荷工况下水流激励特性 |
| 3.2.3 超负荷工况下水流激励特性 |
| 3.3 复杂水流激励下机组振动特性研究 |
| 3.3.1 水轮发电机组固有特性 |
| 3.3.2 水轮发电机组动态方程解耦变换 |
| 3.3.3 不同工况下水轮发电机组动态响应特性 |
| 3.4 机组水流激励特性实例分析 |
| 3.4.1 机组水流激励特性仿真分析 |
| 3.4.2 机组水流激励特性试验分析 |
| 3.5 机组动态响应特性实例分析 |
| 3.5.1 机组动态响应特性仿真分析 |
| 3.5.2 机组动态响应特性试验分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 复杂水流激励下水轮发电机组可靠性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结构功能函数 |
| 4.3 不同工况下机组的可靠性模型 |
| 4.3.1 额定负荷工况下的可靠性模型 |
| 4.3.2 部分负荷工况下的可靠性模型 |
| 4.3.3 超负荷工况下的可靠性模型 |
| 4.3.4 复杂工况下的可靠性模型 |
| 4.4 机组运行可靠性实例分析 |
| 4.4.1 机组失效概率仿真分析 |
| 4.4.2 机组运行可靠性仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 5.3 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文情况 |
（6）混流式水轮机偏负荷运行工况稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 混流式水轮机结构稳定性研究现状 |
| 1.2.2 混流式水轮机能量稳定性研究现状 |
| 1.2.3 混流式水轮机流场稳定性研究现状 |
| 1.2.4 本征正交分解理论研究现状 |
| 1.3 研究目标及研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 混流式水轮机数值计算原理及前处理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值计算原理 |
| 2.2.1 流体动力学控制方程 |
| 2.2.2 控制方程离散数值方法 |
| 2.2.3 三维湍流模型及其应用 |
| 2.3 混流式水轮机三维建模及网格划分 |
| 2.3.1 混流式水轮机三维建模 |
| 2.3.2 混流式水轮机网格划分 |
| 2.4 网格无关性验证 |
| 2.5 偏负荷运行工况选取 |
| 2.5.1 计算工况点选取 |
| 2.5.2 外特性检验 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 混流式水轮机结构稳定性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 流固耦合理论 |
| 3.2.1 流固耦合基本控制方程 |
| 3.2.2 流固耦合方程求解方式 |
| 3.3 流固耦合计算约束及荷载 |
| 3.3.1 转轮结构几何模型及网格划分 |
| 3.3.2 转轮结构流固耦合计算约束类型及荷载 |
| 3.4 混流式水轮机转轮结构强度分析 |
| 3.4.0 转轮流体单元压力 |
| 3.4.1 转轮结构等效应力 |
| 3.4.2 转轮结构等效变形 |
| 3.4.3 转轮结构强度校核 |
| 3.5 混流式水轮机转轮结构振动分析 |
| 3.5.1 转轮结构固有频率 |
| 3.5.2 转轮结构模态振型 |
| 3.5.3 转轮结构共振判定 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 混流式水轮机能量稳定性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 熵产理论 |
| 4.3 能量损失分布特征 |
| 4.3.1 熵产模型可靠性验证 |
| 4.3.2 能量损失分布 |
| 4.3.3 不同类型熵产分布 |
| 4.4 偏负荷工况混流式水轮机熵产率分布 |
| 4.4.1 混流式水轮机蜗壳熵产率分布 |
| 4.4.2 混流式水轮机双列叶栅熵产率分布 |
| 4.4.3 混流式水轮机转轮熵产率分布 |
| 4.4.4 混流式水轮机尾水管熵产率分布 |
| 4.5 偏负荷工况混流式水轮机能量损失机理 |
| 4.5.1 混流式水轮机蜗壳流速分布 |
| 4.5.2 混流式水轮机双列叶栅流速分布 |
| 4.5.3 混流式水轮机转轮流速分布 |
| 4.5.4 混流式水轮机尾水管流速分布 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 混流式水轮机流场稳定性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 混流式水轮机压力脉动 |
| 5.2.1 混流式水轮机非定常数值计算 |
| 5.2.2 压力脉动检测点布置 |
| 5.2.3 尾水管压力脉动频域分析 |
| 5.2.4 转轮压力脉动频域分析 |
| 5.2.5 蜗壳压力脉动频域分析 |
| 5.3 混流式水轮机压力分布时间演化 |
| 5.3.1 混流式水轮机蜗壳压力分布 |
| 5.3.2 混流式水轮机双列叶栅压力分布 |
| 5.3.3 混流式水轮机转轮压力分布 |
| 5.3.4 混流式水轮机尾水管压力分布 |
| 5.4 混流式水轮机湍动能时间演化 |
| 5.4.1 混流式水轮机蜗壳湍动能分布 |
| 5.4.2 混流式水轮机双列叶栅湍动能分布 |
| 5.4.3 混流式水轮机转轮湍动能分布 |
| 5.4.4 混流式水轮机尾水管湍动能分布 |
| 5.5 混流式水轮机涡量时间演化 |
| 5.5.1 混流式水轮机蜗壳涡量分布 |
| 5.5.2 混流式水轮机双列叶栅涡量分布 |
| 5.5.3 混流式水轮机转轮涡量分布 |
| 5.5.4 混流式水轮机尾水管涡量分布 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 混流式水轮机尾水涡带分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 本征正交分解理论 |
| 6.3 尾水涡带时间演化 |
| 6.3.1 80%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.2 70%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.3 60%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.4 50%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.5 40%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.4 尾水流线时间演化 |
| 6.4.1 80%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.2 70%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.3 60%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.4 50%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.5 40%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.5 尾水模态分解 |
| 6.5.1 80%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.2 70%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.3 60%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.4 50%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.5 40%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）混流式水轮机内流相干结构演变分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.2.1 混流式水轮机内流场相干结构研究现状 |
| 1.2.2 动力学模态分解方法研究现状 |
| 1.3 本论文主要内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 第二章 数值计算及DMD方法基本理论 |
| 2.1 数值计算方法 |
| 2.1.1 基本方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 多参考坐标系 |
| 2.1.4 滑移网格模型 |
| 2.2 动力学模态分解方法 |
| 2.2.1 DMD方法基本原理 |
| 2.2.2 DMD数据处理流程 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 DMD方法分解及重构预测流场误差分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值模拟 |
| 3.2.1 圆柱绕流数值模拟 |
| 3.2.2 数值模拟结果验证 |
| 3.2.3 卡门涡街发展过程 |
| 3.3 DMD结果及误差变化分析 |
| 3.3.1 卡门涡发展阶段 |
| 3.3.2 卡门涡稳定脱落阶段 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 数值模拟前处理与结果验证及分析 |
| 4.1 混流式水轮机模型前处理 |
| 4.1.1 几何建模 |
| 4.1.2 网格划分 |
| 4.1.3 数值计算 |
| 4.2 结果验证分析 |
| 4.2.1 水轮机外特性验证 |
| 4.2.2 监测点压力脉动均值验证 |
| 4.2.3 尾水管速度分布验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 混流式水轮机内流相干结构时空演变分析 |
| 5.1 动力学模态分解流场分析 |
| 5.1.1 转轮流场DMD分析 |
| 5.1.2 尾水管流场DMD分析 |
| 5.2 动力学模态分解流场重构预测分析 |
| 5.2.1 转轮流场重构及预测 |
| 5.2.2 尾水管流场重构及预测 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）中水头混流式水轮机内部流动及压力脉动特性的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 数值计算基本理论 |
| 2.1 计算流体动力学基本理论 |
| 2.1.1 流体动力学控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.2 边界条件 |
| 2.2.1 进出口边界条件 |
| 2.2.2 壁面条件 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 杨家湾电站水轮机计算域三维水体模型 |
| 3.1 水轮机设计基本参数 |
| 3.2 水轮机计算域三维几何模型 |
| 3.2.1 蜗壳 |
| 3.2.2 固定导叶 |
| 3.2.3 活动导叶 |
| 3.2.4 转轮 |
| 3.2.5 尾水管 |
| 3.2.6 水轮机全流道模型的装配 |
| 3.3 水轮机计算域网格划分 |
| 3.4 网格无关性检验 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 杨家湾电站水轮机流动特性数值计算 |
| 4.1 计算工况点的分布 |
| 4.2 不同特征水头下机组的外特性 |
| 4.3 水轮机过流部件内流场特性分析 |
| 4.3.1 蜗壳 |
| 4.3.2 导叶 |
| 4.3.3 转轮 |
| 4.3.4 尾水管 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 杨家湾电站水轮机压力脉动特性数值计算 |
| 5.1 计算监测点的选取 |
| 5.2 水轮机计算压力脉动数值计算方法 |
| 5.3 水轮机压力脉动数值计算及结果分析 |
| 5.3.1 132m水头 |
| 5.3.2 145m水头 |
| 5.3.3 156.5m水头 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（9）大变幅水头混流式水轮机空化特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 空化流动计算方法研究现状 |
| 1.3.2 水轮机空化流动研究现状 |
| 1.3.3 水轮机振动研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究工作 |
| 2 数值计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流动控制方程 |
| 2.3 湍流数值模拟方法 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.5 空化模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 转轮水力模型及全流道三维构建与数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于逆向工程的混流式转轮三维模型构建 |
| 3.2.1 数据采集 |
| 3.2.2 基于逆向工程软件的点云数据处理 |
| 3.2.3 基于正向CAD软件的模型重构 |
| 3.3 其余部件建模 |
| 3.4 网格划分 |
| 3.5 数值模拟 |
| 3.5.1 计算工况点选择 |
| 3.5.2 求解器设置 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 大变幅水头混流式水轮机空化定常流动分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 全流道空化计算结果分析 |
| 4.2.1 蜗壳及固定导叶空化流动分析 |
| 4.2.2 活动导叶区域空化流动分析 |
| 4.2.3 转轮空化流动分析 |
| 4.2.4 尾水管空化流动分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 大变幅水头混流式水轮机异常高频振动工况下尾水管空化流动分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 尾水管空化定常结果分析 |
| 5.3 尾水管空化非定常结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 大变幅水头混流式水轮机异常高频振动工况下转轮空化流动分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 转轮空化定常结果分析 |
| 6.3 转轮空化非定常结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论及展望 |
| 7.1 本文主要结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 机组检修资料 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（10）渔子溪电站水轮机内部流动计算及转轮流固耦合特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究的背景 |
| 1.1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水轮机内部流动研究 |
| 1.2.2 水轮机空化问题研究 |
| 1.2.3 水轮机流固耦合问题研究 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 水轮机数值计算基本理论 |
| 2.1 流体运动的基本控制方程 |
| 2.2 湍流运动基本方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 流固耦合控制方程 |
| 2.5 空化模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 水轮机几何模型建立及网格划分 |
| 3.1 水轮机基本设计参数 |
| 3.2 水轮机几何模型建立 |
| 3.2.1 蜗壳和固定导叶 |
| 3.2.2 活动导叶 |
| 3.2.3 转轮 |
| 3.2.4 尾水管 |
| 3.2.5 水轮机全流道模型的装配 |
| 3.2.6 网格无关性检验 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 渔子溪电站水轮机内流特性数值计算 |
| 4.1 水轮机内流数值计算参数 |
| 4.2 边界条件设置 |
| 4.2.1 进口边界条件 |
| 4.2.2 出口边界条件 |
| 4.2.3 壁面条件 |
| 4.3 不同导叶开度工况下的流场分析 |
| 4.3.1 蜗壳 |
| 4.3.2 导叶 |
| 4.3.3 转轮 |
| 4.3.4 单叶片表面(长短叶片) |
| 4.3.5 尾水管内流场分析 |
| 4.4 空化及涡带 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 渔子溪电站水轮机转轮流固耦合特性数值计算 |
| 5.1 流固耦合计算方法 |
| 5.2 转轮实体域建模及网格画分 |
| 5.3 转轮模态振动特性数值结果及分析 |
| 5.3.1 转轮等效应力分析 |
| 5.3.2 转轮变形分析 |
| 5.3.3 转轮固有频率 |
| 5.3.4 转轮振型(预应力模态分析) |
| 5.4 转轮瞬态计算结果分析 |
| 5.4.1 转轮变形量 |
| 5.4.2 转轮所受等效应力 |
| 5.4.3 转轮等效应变 |
| 5.4.4 转轮最大主应变 |
| 5.4.5 转轮最大主应力 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
四、Three-Dimensional Simulation of Unsteady Flow in a Model Francis Hydraulic Turbine（论文参考文献）
- [1]混流式水轮机变负荷过程内部流动特性研究[D]. 冷在军. 西安理工大学, 2021
- [2]混流式转轮出口流场结构与尾水管压力脉动特性的关联机理研究[D]. 陈旻甲. 西安理工大学, 2021
- [3]混流式水轮机开机过程导叶小开度区内部流场及单向流固耦合分析[D]. 黄汉维. 西安理工大学, 2021(01)
- [4]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)
- [5]复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性及其运行可靠性研究[D]. 毛息军. 广西大学, 2021(12)
- [6]混流式水轮机偏负荷运行工况稳定性研究[D]. 冯金海. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [7]混流式水轮机内流相干结构演变分析[D]. 孙国勇. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [8]中水头混流式水轮机内部流动及压力脉动特性的数值模拟研究[D]. 宋罕. 西华大学, 2021(02)
- [9]大变幅水头混流式水轮机空化特性研究[D]. 宿科. 西华大学, 2021(02)
- [10]渔子溪电站水轮机内部流动计算及转轮流固耦合特性研究[D]. 朱乔琦. 西华大学, 2021(02)