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增压器涡轮非设计工况多目标气动优化
1
作者 刘正先 高浩 +2 位作者 李孝检 程江华 郭磊宏 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第1期134-143,共10页
为提升某车用特种发动机变工况热力性能,针对其增压器涡轮,基于纯径向造型设计,开展了非设计工况多目标气动优化。采用单参数分析、最优拉丁超立方取样、Kriging代理模型以及梯度变异混合优化算法构建了涡轮多目标气动优化方法,在不损... 为提升某车用特种发动机变工况热力性能,针对其增压器涡轮,基于纯径向造型设计,开展了非设计工况多目标气动优化。采用单参数分析、最优拉丁超立方取样、Kriging代理模型以及梯度变异混合优化算法构建了涡轮多目标气动优化方法,在不损失涡轮设计工况气动性能的前提下,实现了非设计工况等熵效率和比功率的提升。优化后涡轮在大膨胀比工况点等熵效率提高2.03%、比功率提升2.78%。引入熵产率理论并结合涡轮流场分析,得出气动性能提升的机理:转子入口攻角减小、尾缘附近流动均匀性提升,入口及尾缘附近流动分离改善、高熵产率区域减小,气动损失降低;转子出口相对马赫数降低,余速损失减小,等熵效率提升;叶片吸力面载荷降低,前缘负载荷问题改善,转子整体扭矩增大,涡轮比功率提高。文章为增压器涡轮非设计工况气动优化及流动新机理解析提供了有益参考。 展开更多
关键词 增压器涡轮 纯径向造型 非设计工况 多目标气动优化 熵产率分析
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超临界CO_(2)动力系统非设计工况性能预测与调控研究进展
2
作者 常志远 赵钰 赵远扬 《节能技术》 CAS 2024年第4期327-334,344,共9页
超临界二氧化碳(SCO_(2))布雷顿循环系统具有循环效率高、体积小等优点,且可与多种热源相结合,在各种能源利用系统中有广阔应用前景。针对SCO_(2)动力系统非设计工况下的工作特性,总结了系统各部件在非设计工况下性能预测模型,从控制目... 超临界二氧化碳(SCO_(2))布雷顿循环系统具有循环效率高、体积小等优点,且可与多种热源相结合,在各种能源利用系统中有广阔应用前景。针对SCO_(2)动力系统非设计工况下的工作特性,总结了系统各部件在非设计工况下性能预测模型,从控制目标和控制策略相结合的角度,论述了SCO_(2)动力循环系统在非设计工况下的运行控制研究进展,分析了针对各种控制目标的不同控制策略。最后对SCO_(2)动力系统在该方向的研究趋势进行了展望。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 布雷顿循环 非设计工况 部件模型 性能预测 控制策略
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离心泵非设计工况空化振动噪声的试验测试 被引量：53
3
作者 王勇 刘厚林 +2 位作者 袁寿其 谈明高 王凯 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期35-38,共4页
在离心泵闭式试验台上,基于虚拟仪器数据采集系统和泵产品测试系统建立了离心泵空化诱导振动噪声的试验测试系统,实现了泵性能参数和空化诱导振动噪声信号的同步采集。以一台单级单吸离心泵为研究对象,测量了模型泵在不同流量下,空化余... 在离心泵闭式试验台上,基于虚拟仪器数据采集系统和泵产品测试系统建立了离心泵空化诱导振动噪声的试验测试系统,实现了泵性能参数和空化诱导振动噪声信号的同步采集。以一台单级单吸离心泵为研究对象,测量了模型泵在不同流量下,空化余量(NPSH)变化时的振动和噪声信号并对其进行了处理,得到了不同流量下振动加速度和噪声声压级随NPSH变化的曲线图。试验结果表明:不同流量下,随NPSH的下降,振动加速度和声压级先保持不变然后明显升高,据此可以初步判断泵的初生空化余量;泵体的振动强度高于其他测点;除轴向振动变化规律复杂外,其余测点随着流量的增加振动加强。 展开更多
关键词 离心泵 空化 振动 噪声 试验 非设计工况
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离心泵叶轮非设计工况下内部湍流流场的模拟 被引量：30
4
作者 张伟 余运超 陈红勋 《排灌机械工程学报》 EI 2010年第1期38-42,共5页
采用ANSYS CFX11.0软件、标准k-ε湍流模型及SST湍流模型封闭雷诺平均方程,对低比转速离心泵叶轮在非设计工况下内部流场进行了三维定常湍流数值模拟,获取了离心泵叶轮内部流场结构,此两种模型所计算出的内部流场图案与参考文献中的PIV... 采用ANSYS CFX11.0软件、标准k-ε湍流模型及SST湍流模型封闭雷诺平均方程,对低比转速离心泵叶轮在非设计工况下内部流场进行了三维定常湍流数值模拟,获取了离心泵叶轮内部流场结构,此两种模型所计算出的内部流场图案与参考文献中的PIV试验结果以及大涡模拟(LES)的计算结果基本一致,获得了文献中出现的'交替失速'这一特殊的流动现象.此外,对不同直径处将本计算所得到的速度轮廓的形态与文献中的PIV及LES结果进行了比较,结果显示采用标准k-ε湍流模型及SST湍流模型能够对离心泵内部流动进行比较精确的模拟,但是在局部上与PIV试验结果有一定的偏差,并进行了初步分析,但仍需要对湍流模型进行进一步的探索和研究. 展开更多
关键词 离心泵 叶轮 比转速 湍流模型 非设计工况
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射流式离心泵非设计工况下内部流动研究 被引量：9
5
作者 李贵东 王洋 +3 位作者 曹璞钰 周国辉 吴文 韩亚文 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期48-53,共6页
为了研究射流式离心泵在非设计工况下的内部流动特性,选取JETST-100型射流式离心泵作为研究对象,运用CFX软件提供的RNG k-ε湍流模型,对模型泵内部流动情况进行了三维非定常数值模拟,得到各过流部件内部的速度场和压力场分布等流动信息... 为了研究射流式离心泵在非设计工况下的内部流动特性,选取JETST-100型射流式离心泵作为研究对象,运用CFX软件提供的RNG k-ε湍流模型,对模型泵内部流动情况进行了三维非定常数值模拟,得到各过流部件内部的速度场和压力场分布等流动信息,比较了在不同运行流量下,射流器进口和喉管处质量流量的变化情况,并将模拟结果与试验进行对比。结果表明:射流器内部压力最高区域在喷嘴进口处,低压区域在喉管附近,喷嘴附近速度最大,抽送液体的进流口速度最小;叶轮中流出的液体大部分回流至射流器进口,随着泵运行流量的减小,回流所占射流器喉管处质量流的比例增加;对叶轮内的流动分析显示,叶片吸力面的速度普遍高于压力面的速度,进一步影响了该型泵的运行效率。 展开更多
关键词 射流式离心泵 非设计工况 流场分析 数值模拟
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非设计工况下离心叶轮内湍流场的LDV测量 被引量：6
6
作者 刘正先 王永 +2 位作者 曹淑珍 谷传纲 苗永淼 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期449-454,共6页
利用激光多普勒测速仪(LDV)对后弯闭式离心叶轮内部气流在非设计工况下的流动进行了实验测量。对比描述了大于和小于设计流量时叶轮流道回转流面上主流速度的分布特点,径向流面上的速度矢量图更清晰地说明了不同进口条件导致流道内气流... 利用激光多普勒测速仪(LDV)对后弯闭式离心叶轮内部气流在非设计工况下的流动进行了实验测量。对比描述了大于和小于设计流量时叶轮流道回转流面上主流速度的分布特点,径向流面上的速度矢量图更清晰地说明了不同进口条件导致流道内气流流动产生分离的位置、强度以及发展的差异。二次流矢量图表明流量的改变影响了离心力和哥氏力在流动中的作用,导致在垂直于主流方向引起截然不同的二次涡旋流动。 展开更多
关键词 航空、航天推进系统 离心叶轮 非设计工况 湍流 LDV测量
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非设计工况下叶轮进口附近的流动及其控制 被引量：13
7
作者 张人会 张学静 杨军虎 《甘肃工业大学学报》 CAS 北大核心 2003年第4期64-66,共3页
对叶轮进口附近流动在偏离设计工况下的回流和汽蚀(空化)两大特性进行了系统的描述,阐述了它们的诱发机理及其对泵性能的影响.根据回流的诱发机理对诱导轮的作用进行了全面的分析,提出了控制回流发生的有效方法,从叶片进口流动这一角度... 对叶轮进口附近流动在偏离设计工况下的回流和汽蚀(空化)两大特性进行了系统的描述,阐述了它们的诱发机理及其对泵性能的影响.根据回流的诱发机理对诱导轮的作用进行了全面的分析,提出了控制回流发生的有效方法,从叶片进口流动这一角度完善了离心泵叶片设计理论. 展开更多
关键词 叶轮 离心泵 叶片设计 进口比转速 非设计工况 回流 汽蚀
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水泵水轮机泵工况非设计工况流态与压力脉动分析 被引量：11
8
作者 朱迪 肖若富 +1 位作者 陶然 刘伟超 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期77-84,共8页
水泵水轮机的运行稳定性对抽水蓄能机组产生极大影响,为研究不同工况下水泵水轮机内部流态及压力脉动的详细特征,针对某一模型水泵水轮机,分析2种不同导叶开度下从较小流量到较大流量的内部流动和压力脉动。结果表明,小流量下活动导叶... 水泵水轮机的运行稳定性对抽水蓄能机组产生极大影响,为研究不同工况下水泵水轮机内部流态及压力脉动的详细特征,针对某一模型水泵水轮机,分析2种不同导叶开度下从较小流量到较大流量的内部流动和压力脉动。结果表明,小流量下活动导叶开度小时和大流量下活动导叶开度大时压力脉动较小,瞬时扬程的波动变化也小,流动平稳;小流量下活动导叶开度大时和大流量下活动导叶开度小时受到许多低频的影响,频率成分比较复杂,压力脉动幅值较大,瞬时扬程的波动也大,内部流动紊乱。 展开更多
关键词 水泵水轮机 非设计工况 内部流态 压力脉动 数值模拟
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考虑非设计工况的螺旋桨优化设计方法 被引量：5
9
作者 常欣 孙帅 +1 位作者 王超 莫涛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1544-1548,共5页
为提高螺旋桨的性能,研究了考虑非设计工况时螺旋桨效率的优化设计方法。以母型桨设计进速周围多个进速点对应的敞水效率为目标函数,以螺距比的径向分布为优化变量,以推力、扭矩和空泡性能为约束条件建立优化数学模型。通过对不同工况... 为提高螺旋桨的性能,研究了考虑非设计工况时螺旋桨效率的优化设计方法。以母型桨设计进速周围多个进速点对应的敞水效率为目标函数,以螺距比的径向分布为优化变量,以推力、扭矩和空泡性能为约束条件建立优化数学模型。通过对不同工况的效率值设置权重并进行加权求和的方法,将多目标优化模型转变为单目标优化模型,利用面元法求解螺旋桨的水动力性能,应用柏利尔商船限界线表达空泡性能,基于简单遗传算法对模型进行求解,得到了优化后的螺旋桨螺距比的径向分布,将考虑非设计工况与考虑设计工况下的优化结果进行了对比。对比结果表明,由于船舶航行时航速的变化,仅考虑设计工况下进行螺旋桨优化往往达不到预期的节能效果,需要综合考虑设计航速周围多个工况点对应的效率。 展开更多
关键词 螺旋桨优化 优化设计 非设计工况 权重 简单遗传算法 螺距比分布 敞水效率
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透平级非设计工况气动性能的数值模拟 被引量：4
10
作者 张宏武 袁新 叶大均 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期175-178,共4页
采用新型 ＬＵ隐式格式和改良型高阶 ＭＵＳＣＬ ＴＶＤ格式求解全三维雷诺平均的 Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和 ｑ－ｗ低雷诺数双方程湍流模型，对一台ＮＡＳＡ跨音单级透平在不同工况下的内部流场进行了详细的数值模拟，并与可... 采用新型 ＬＵ隐式格式和改良型高阶 ＭＵＳＣＬ ＴＶＤ格式求解全三维雷诺平均的 Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和 ｑ－ｗ低雷诺数双方程湍流模型，对一台ＮＡＳＡ跨音单级透平在不同工况下的内部流场进行了详细的数值模拟，并与可能得到的实验结果进行了对比。总结了小流量工况下动叶内部流动的分离模式。 展开更多
关键词 非设计工况 气动性能 数值模拟 叶轮机械
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非设计工况下叶片扩压器与离心叶轮间非定常流动的二维数值模拟 被引量：3
11
作者 王彤 谷传纲 刘正先 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1937-1941,共5页
以一实验用离心压气机内叶片扩压器与叶轮间耦合流动为研究对象,采用动静部件统一的计算方法,对叶片扩压器与离心叶轮间二维流场在非设计工况下的非定常流动进行了数值模拟,并与无叶扩压器与离心叶轮间定常流场进行比较.与测量结果比较... 以一实验用离心压气机内叶片扩压器与叶轮间耦合流动为研究对象,采用动静部件统一的计算方法,对叶片扩压器与离心叶轮间二维流场在非设计工况下的非定常流动进行了数值模拟,并与无叶扩压器与离心叶轮间定常流场进行比较.与测量结果比较表明,本文的计算结果具有一定的可信度,并由此说明了非设计工况下,动静部件干涉对流动的影响. 展开更多
关键词 非定常流动 非设计工况 数值模拟
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非设计工况下斜流泵叶轮进出口环量变化分析 被引量：2
12
作者 欧鸣雄 施卫东 +1 位作者 田飞 张德胜 《流体机械》 CSCD 北大核心 2013年第9期20-24,共5页
基于RNG k-ε湍流模型对斜流泵内部三维流场进行了数值计算,重点针对非设计工况下的斜流泵叶轮进出口环量分布特征进行了分析。研究结果显示,在设计点附近的叶轮进口环量受叶片进口边影响较大,不同采样线的环量分布具有一定差异,小流量... 基于RNG k-ε湍流模型对斜流泵内部三维流场进行了数值计算,重点针对非设计工况下的斜流泵叶轮进出口环量分布特征进行了分析。研究结果显示,在设计点附近的叶轮进口环量受叶片进口边影响较大,不同采样线的环量分布具有一定差异,小流量工况下受到叶轮进口回流的影响,不同采样线的环量分布趋于一致。叶轮出口环量分布受采样线位置影响较小,在设计流量点时,叶轮出口呈等环量分布。在小流量工况点,受到叶轮出口回流的影响,叶轮出口外缘处的环量数值显著增大。通过研究还发现,从叶轮出口流道通过轮毂一侧回流进入叶轮的流体微团具有与叶轮旋转方向相反的圆周速度分量,其环量数值甚至低于同工况下的叶轮进口环量值。 展开更多
关键词 斜流泵 非设计工况 叶轮 环量分布 数值模拟
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基于修正RNG k-ε模型的叶片泵非设计工况数值模拟 被引量：14
13
作者 任嘉 张瑶 沈正帆 《舰船科学技术》 北大核心 2014年第10期101-105,共5页
对于非设计工况下流体机械的流场计算,由于其偏离设计工况,分离流动严重等特点,使得用普通的湍流模型数值模拟精度不高。本文采用一种将涡粘性系数Cμ与湍流脉动动能和湍流耗散率的变化相关联的方法,对RNG k-ε湍流模型进行修正。为验... 对于非设计工况下流体机械的流场计算,由于其偏离设计工况,分离流动严重等特点,使得用普通的湍流模型数值模拟精度不高。本文采用一种将涡粘性系数Cμ与湍流脉动动能和湍流耗散率的变化相关联的方法,对RNG k-ε湍流模型进行修正。为验证其对非设计工况下叶片泵的预测精度,分别采用修正模型和原始RNG模型,数值模拟了一比转速为439的叶片泵的内部流场,得到了其扬程、效率曲线及在典型工况下的内部流场流线分布。通过比较改进前后RNG湍流模型的数值计算结果,并与实验结果对比,得出修正RNG模型更能准确预测出非设计工况下叶片泵的流场特性。 展开更多
关键词 湍流 RNG k-ε模型 涡粘性系数 非设计工况
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非设计工况下动静叶相互干扰的非定常流动特性 被引量：3
14
作者 王正明 王嘉炜 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期232-234,共3页
本文对非设计工况下动静叶栅相互干扰的非定常流动特性进行数值研究。非设计工况主要考虑大攻角下的分离 流动,动静叶干扰的非定常流动的数值求解在N—S方程的基础上采用分区计算的方法来完成。数值分析结果揭示了在分 离流动本身的非... 本文对非设计工况下动静叶栅相互干扰的非定常流动特性进行数值研究。非设计工况主要考虑大攻角下的分离 流动,动静叶干扰的非定常流动的数值求解在N—S方程的基础上采用分区计算的方法来完成。数值分析结果揭示了在分 离流动本身的非定常特性与动静叶栅相互干扰的非定常特性的双重影响下的流场情况。 展开更多
关键词 非设计工况 分离流动 动静叶干扰 非定常流动特性 叶栅 数值分析
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制冷系统在非设计工况下的运行特性及问题分析 被引量：4
15
作者 杜建通 张荣玲 《流体机械》 CSCD 北大核心 1999年第8期58-62,共5页
通过对制冷系统运行状况的分析，指出了在非设计工况下制冷系统的运行特性以及容易产生的问题，针对这些问题阐明了应采取的措施。
关键词 制冷系统 非设计工况 运行特性 分析
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考虑压气机动静干涉效应的非设计工况性能数值模拟 被引量：2
16
作者 赵养正 刘前智 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期422-425,430,共5页
应用数值模拟方法研究了非设计工况下轴流压气机动静叶排相互干涉的非定常流动,利用高分辨率格式求解准三维雷诺平均N-S方程,非定常流场计算采用了双时间步法与LU-SGS隐式解法耦合的方法。计算给出了在100%,90%和80%设计转速下等转速特... 应用数值模拟方法研究了非设计工况下轴流压气机动静叶排相互干涉的非定常流动,利用高分辨率格式求解准三维雷诺平均N-S方程,非定常流场计算采用了双时间步法与LU-SGS隐式解法耦合的方法。计算给出了在100%,90%和80%设计转速下等转速特性的定常和非定常流的计算结果,两者的比较表明,定常流计算得到的效率低于非定常的结果,边界点附近定常流的增压比高于非定常的结果。不稳定边界附近的非定常流计算结果表明,利用叶片表面压力变化是否具有周期性作为等转速线上边界点的判别准则更为合理。 展开更多
关键词 非定常流动 非设计工况 数值仿真 轴流压气机
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非设计工况下离心通风机性能数值预估 被引量：9
17
作者 窦勇 李嵩 黄东涛 《风机技术》 2007年第4期3-7,11,共6页
针对4种商用离心通风机,分别采用RNGκ-ε和标准κ-ε湍流模式对其非设计工况下的气动性能进行数值预估和实测结果比较,并分析其叶片通道内的流场分离情况。结果表明:采用RNGκ-ε模式能很好地预估非设计工况"高效性能区"的性... 针对4种商用离心通风机,分别采用RNGκ-ε和标准κ-ε湍流模式对其非设计工况下的气动性能进行数值预估和实测结果比较,并分析其叶片通道内的流场分离情况。结果表明:采用RNGκ-ε模式能很好地预估非设计工况"高效性能区"的性能,而κ-ε模式仅能预估偏离设计工况±15%流量范围的性能。 展开更多
关键词 离心式通风机 非设计工况 性能预估
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非设计工况下虹吸式出水流道内流数值分析 被引量：8
18
作者 朱红耕 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期140-144,148,共6页
采用非结构化网格和SIMPLEC算法,对非设计工况下虹吸式出水流道的内部流动进行了数值分析。结果表明,轴流泵后导叶出口断面流速分布不均匀,存在横向流速和剩余环量,与均匀、无旋和轴向出流假定有明显差别。在非设计工况下,虹吸式出水流... 采用非结构化网格和SIMPLEC算法,对非设计工况下虹吸式出水流道的内部流动进行了数值分析。结果表明,轴流泵后导叶出口断面流速分布不均匀,存在横向流速和剩余环量,与均匀、无旋和轴向出流假定有明显差别。在非设计工况下,虹吸式出水流道内部流态恶化,下降段和出口段的回流区范围增大,驼峰断面和出口断面轴向流速分布均匀度显著下降。在Q=350l/s时,出口断面左右两侧质量加权平均流速分别增大了93.39%和35.54%。研究还发现,流道右侧的流量大于流道左侧的流量,在Q=250l/s及Q=420l/s时,左右侧流量比高达1∶2.33。非设计工况下流道的水力损失恒大于相同流量时设计工况下的水力损失,左侧的水力损失大于右侧的水力损失,且不符合二次抛物线变化规律。在水泵最高效率点附近,设计工况与设计工况下水力损失的差值有最小值。 展开更多
关键词 虹吸式出水流道 内部流动 数值分析 非设计工况
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轴流式通风机非设计工况下流场的数值研究及性能预测 被引量：3
19
作者 李俊 叶学民 +1 位作者 王松岭 刘阳 《风机技术》 2009年第3期11-14,共4页
利用Fluent软件,以OB-84型轴流通风机为对象,采用SIMPLE方法求解了N-S方程和Realizablek-ε湍流模型,对轴流式通风机的内部三维粘性流场进行了数值模拟研究,获得了设计工况下风机内部许多流动细节、规律及性能参数,并得出了结论。
关键词 轴流式通风机 数值模拟 非设计工况 分离流动
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非设计工况下混流式水轮机尾水管压力脉动研究 被引量：1
20
作者 张广 许彬 魏显著 《黑龙江电力》 CAS 2017年第4期352-356,361,共6页
本文对非设计工况下水轮机尾水管流动进行数值研究。通过求解雷诺时均N-S方程和DES(Detached Eddy Simulation)湍流方程,分析了尾水涡带的形态及其引起的压力脉动特性。研究结果表明,尾水涡带的长度、偏心距及转动方向与水轮机运行条件... 本文对非设计工况下水轮机尾水管流动进行数值研究。通过求解雷诺时均N-S方程和DES(Detached Eddy Simulation)湍流方程,分析了尾水涡带的形态及其引起的压力脉动特性。研究结果表明,尾水涡带的长度、偏心距及转动方向与水轮机运行条件有关:锥管上游测点周期性压力脉动比较规律,压力脉动幅值基本相同且主频突出;锥管下游同一平面上的不同测点压力脉动的幅值差异较大,而且压力脉动的频率成分增多。 展开更多
关键词 混流式水轮机 非设计工况 压力脉动 涡带
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