[01226529]水力机械转轮流固耦合动力特性研究

2000年以来,研究团队围绕水力机械转轮流固耦合动力特性进行了深入研究,发展了共振状态下的水力机械转轮流固耦合动应力计算理论方法。 研究团队研发了基于流固耦合理论的水轮机转轮结构模态及动应力计算理论及方法,可以预测水力激励的转轮共振现象,结合实验测试对计算结果进行评价。考虑实际流道下水体对转轮的影响,精确计算了转轮各阶固有频率和振型,分析了典型工况下转轮叶片的动应力,为水力机械转轮的安全设计和稳定运行提供了技术分析依据。目前,针对转轮模态分析,大都是在空气中或是水池内进行计算和实验,预测结果不可靠;而对于转轮的动应力计算,均为没有考虑水体本身影响的单向流固耦合计算,计算精度很低,难以预测共振现象。国内外尚未检索到如本研究所取得的更高分析精度的转轮模态和共振现象的分析 计算方法和研究成果,处于国际领先水平。 本成果主要应用于流体机械及工程转轮的动力性能分析和优化设计。采用考虑间隙流道的流固耦合动力特性分析结果优化的转轮,可有效避免共振,减少疲劳破坏,提高电站和泵组运行的安全稳定性,研究成果具有十分广阔的应用前景。 目前水利水电工程对水力机械转轮运行稳定性的要求越来越高,本成果能合理优化水力机械的转轮结构,从而提高水轮机组和泵组转轮运行的安全稳定性。该项目成果的应用将提高我国水力机械转轮的开发水平,对提高大型水轮机组和泵组的设计运行水平会起到十分重要的作用。研究成果已应用于张河湾、广蓄蓄能电站,上通坝、水口水电站,江夏潮汐试验电站,“通途轮”泥泵泵组等实际工程的转轮共振现象分析和结构优化设计,提高了优质可再生能源――水能、潮汐能的安全利用水平,取得了重大的经济效益和社会效益。 后续将进一步开展全耦合和暂态过程的转轮动力性能的基础研究,进一步提高转轮的动力性能分析和优化设计水平。