动静干涉

摘要： 以某船用离心泵为研究对象,分析引起蜗舌附近压力脉动的主要因素,对离心泵结构优化,计算了蜗壳内部的压力分布和流体速度分布,数值结果与试验结果表明:增加叶轮叶片以及切割叶片尾缘可以有效降低蜗舌与叶轮之间的动静干涉,进而降低离心泵的压力脉动,同时提高离心泵的性能。

摘要： 离心泵反转作透平是海水淡化能量回收一体机的核心动力部件之一,运行时的压力脉动是机组产生振动和噪声的主要因素之一。本文以高转速离心泵反转作透平为研究对象,采用SAS-SST-CC湍流模型,对其进行整机流道三维非定常流动数值计算,通过流场分析及压力脉动频谱分析,探讨该透平在运行时的非定常流动特性。非定常数值计算结果显示,蜗壳内多测点的压力脉动主频均为叶片通过频率,说明蜗壳内压力脉动主要由转轮和蜗壳隔舌间的动静干涉引起;旋转转轮域内8个叶片间流道中各布置了6个测点,各相似位置测点间的压力脉动峰峰值最大相差10.3%,说明对称的旋转转轮内的流动分布严重不均,这些旋转测点的脉动频率主要为叶频8倍频附近的主频或次主频,说明转轮与蜗壳间的动静干涉、叶片流道间的漩涡是引起转轮内压力脉动的主要因素,且局部漩涡引起的压力脉动强于转轮动静干涉造成的。结果表明,转轮内压力脉动比蜗壳内明显剧烈,旋转转轮内的压力脉动是机组振动主要水力原因。

摘要： 为了研究导叶时序安装位置对离心泵水力性能及运行稳定性的影响,采用SST k-ω湍流模型对在不同导叶安装时序位置时离心泵内部非稳态流场进行数值计算,分析导叶时序位置对叶轮做功的影响规律.结果表明:同一导叶时序位置时,因动静干涉影响,叶轮叶片做功呈现周期性波动;不同导叶时序位置时,各叶轮叶片做功呈现的波峰与波谷时刻不同,且出现明显的相位差,表明时序位置对叶轮叶片做功的影响因素主要为叶轮-导叶动静干涉、叶轮-蜗壳动静干涉及蜗壳不对称几何形状等;不同导叶时序位置时,叶轮流道做功均呈现周期性波动,并出现相位差,同时因叶轮-导叶动静干涉作用影响,叶轮出口处压力场分布不同,表明叶轮-导叶动静干涉是导叶时序效应对其叶轮流道做功影响的主要因素.研究结果可为导叶式离心泵设计提供一定理论依据.

摘要： 分析了离心泵由动静干涉诱导的整流场压力脉动导致的结构振动。首先,对离心泵的流致振动方法进行了研究,设计了流场载荷至结构的传递方式;然后,基于计算流体动力学,对离心泵的两个额定工况进行了流场稳态计算;之后,在稳态计算的基础上对工况2进行了瞬态计算,提取了流场瞬态载荷;最后,基于计算结构动力学,进行了在流场载荷作用下的离心泵结构的流致振动响应计算。结果表明,两个额定工况的扬程和效率计算值与额定值吻合较好;压力脉动频率以290 Hz(叶频)为主,叶轮集中力频率以48.33 Hz(轴频)为主;结构振动响应频率主要体现为流场载荷频率及结构固有频率,其中,流场激励频率与结构固有频率相近导致振动幅值相对较高。

摘要： 为了研究在大流量工况下离心泵的空化现象,以及该工况下的空化与压力脉动关系,通过实验测试,在蜗壳内建立监测点进行数值分析,研究了大流量工况下,不同空化阶段离心泵的压力脉动情况,并且对离心泵的非定常空化流动特性进行了分析。首先,通过搭建离心泵闭式管路实验台,对离心泵外特性及不同程度空化情况进行了测试;然后,应用RNG k-ε湍流模型和全空化模型,对一台单级单吸悬臂式离心泵进行了数值计算,得到了空化流场和蜗壳上监测点P1~P5的压力脉动时域和频域特征;最后,基于数值计算结果,分别对叶轮内不同空化状态下,蒸汽体积分数、中间截面速度矢量分布以及监测点的压力脉动进行了分析。研究结果表明:随着空化的加剧,叶片吸力面的空泡区域不断扩大,对流道进口的堵塞作用逐渐增强,而蜗壳上各压力脉动监测点的主频也随之发生显著变化;因此,对泵蜗壳上压力脉动的监测和分析可为空化现象的判断提供参考。

摘要： 国内抽水蓄能机组大多采用常规叶片水泵水轮机设计,且大部分为9+20组合,即转轮叶片数为9,活动导叶数为20,该组合设计方式的机组多数都伴有由动静干涉(RSI)引起的机组及厂房振动问题。长短叶片水泵水轮机的应用,最早由日本引入中国,国内应用相对较少,且都是5+5长短叶片。针对国内采用常规叶片水泵水轮机设计的抽水蓄能机组大多都伴有由动静干涉(RSI)引起的机组及厂房振动问题,结合世界首台成功应用的6+6长短叶片水泵水轮机改造案例,为了探究长短叶片转轮对于动静干涉及机组振动的改善,全面对比分析了改造前的9叶片水泵水轮机对机组及厂房振动的影响以及改造后的6+6长短叶片水泵水轮机对机组及厂房振动的改善。结合动静干涉机理分析以及频谱分析,推论出机组及厂房振动问题的主要原因,总结出长短叶片对改善内部流态、减小压力脉动的优势,并结合相位共振机理分析对动静干涉引发压力管道相位共振的可能性进行了探讨。研究结果表明:机组及厂房主振源来自于无叶区动静干涉,主要频率成分为90 Hz,厂房局部发生共振导致楼板振动偏大。使用6+6长短叶片水泵水轮机后,机组及厂房楼板振动降幅均超过60%,部分测点降幅甚至超过90%;压力脉动测点降幅均超过50%;长短叶片水泵水轮机对机组及厂房振动改善效果明显。

摘要： 水轮机长期运行在低负荷区域,会导致水电机组出现振动大,水流流态不良等情况,继而导致转轮叶片出现裂纹、机组发生汽蚀。为了探究机组内部不同部位的流动特性以及压力脉动特性,对某电站混流式水力发电机组进行三维建模,基于雷诺时均N-S方程,采用标准SST k-ω湍流模型,对额定工况以及低负荷工况(45%额定工况)进行定常和非定常求解计算。结果表明:低负荷工况下,导叶内流体的流动情况较差,主要是因为导叶开度的变化使水流不能够充分进入到转轮中,转轮上冠附近压力变化较乱,没有按规律减小,能量转换情况差,从而导致效率降低。由压力脉动结果可知:活动导叶处的最大振幅为固定导叶处最大振幅的3倍以上,说明越靠近转轮处,动静干涉的作用越明显;转轮内的最大振幅为导叶处最大振幅的数倍;低负荷工况下的压力脉动振幅大多时候比额定工况下的最大振幅高很多,说明低负荷工况下的稳定性较差。本文的结果为混流式水轮机组低负荷安全运行范围设定提供一定的理论基础。

摘要： 为了探究含气率对多相混输泵内部流场结构和压力脉动特性的影响规律,基于Standard k-ε湍流模型,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX在进口含气率IGVF分别为5％,10％和15％时对多相混输泵内流场和压力脉动特性进行数值计算,进而分析和归纳多相混输泵内部流场结构、频域和压力脉动系数随含气率的变化规律.结果表明:含气率在超过一定范围时会削弱混输泵内的压力脉动,同时主频幅值对压力脉动的影响较大;在气液两相下动静干涉作用仍是引起混输泵内压力脉动的主要因素,与此同时叶轮和导叶内的主频分别是11倍和3倍转频,并且最大主频幅值和压力脉动系数均出现在动静交接面附近.该研究结果可为多相混输泵的结构优化、水力设计和疲劳分析提供一定参考.

摘要： 为研究离心压气机叶轮的气动激励特征及激励作用下的振动特征,建立了单向瞬态流固耦合模型进行计算分析.利用模态分析确定了叶轮的共振工况,在此工况下进行单向瞬态流固耦合计算.讨论了叶轮与进气弯管和出口蜗壳发生动静干涉时,其表面非定常气动激励的时域与频域特征,并进一步讨论了叶轮在此气动激励下振动时的时域与频域特征.结果表明,叶轮共振时的主要振动分量是基频与共振频率处的振动分量,共振频率处较小的气动激励引发了较大的振动幅值;长叶片吸力面前缘等位置处动应力及离心应力较大,是疲劳失效危险点,叶轮易从此处萌生疲劳裂纹并发生疲劳断裂.

摘要： 黑麋峰抽水蓄能电站投产以来,部分工况下机组的振动、摆度偏大,过渡工况下机组内部的压力脉动剧烈,尤其是电站输水系统高压岔管上方山体存在区域环境振动问题.基于以上问题开展了机组与区域环境振动联合测试研究工作,明确了区域环境振动的激振源及其传递路径,即活动导叶与转轮间动静干涉引起的水力激振向上游进行了传播.同时对抽水蓄能电站机组选型、水力设计以及输水系统的布置设计提出了一点建议,可供同类工程提供借鉴和参考.

摘要： 基于N-S方程和SST湍流模型,对某高水头混流式水泵水轮机进行了3个不同导叶开度的水轮机工况和3个不同流量的水泵工况的全三维定常与非定常数值计算.通过流场分析和压力脉动分析对动静干涉机理及影响规律进行了研究.结果表明,动静干涉导致小导叶开度水轮机工况和小流量水泵工况下,活动导叶与转轮之间形成挡水环,是引起水轮机空载工况不稳定和水泵启动过程困难的主要原因.以最优水轮机工况和水泵工况的压力脉动频率为参照,通过分析小导叶开度水轮机工况和小流量水泵工况的压力脉动得出,小导叶开度水轮机条件下动静干涉不仅引起导叶后转轮前的压力脉动幅值急剧增大,而且引起频率为转频的压力脉动.水泵工况下动静干涉不仅引起活动导叶与固定导叶内出现频率特性复杂的压力脉动,而且导致小流量工况下蜗壳内出现大流量工况下没有出现的叶倍频压力脉动.

摘要： 本文考虑在透平进口存在热斑时,对受动静干涉和叶顶间隙影响的热斑非定常迁移特性以及近壁面区域的热负荷变化规律进行研究.结果表明:热斑在动叶通道中的形态发生较大变化,并存在冷热流体分离现象;在通道涡、泄漏流以及密度梯度产生的次流涡等涡系的联合作用下,压力面侧的热斑流体逐渐向上下端壁延伸,而吸力面侧逐渐向中叶展聚集;随着顶部间隙高度的增大,泄漏涡与通道涡的干涉作用增强,流道中心流体受泄漏涡的挤压而向压力面侧偏移,引起压力面附近温度梯度的增大,同时由于泄漏量的增加,使叶顶附近壁面两侧的传热环境均趋于恶化.

摘要： 为了有效降低航空发动机动静干涉噪声，采用试验和理论分析不同周向倾斜静叶与动叶干涉产生的气动及声学特性。对静叶倾角在-25 度到25 度范围内变化的声学测量结果表明影响总声压级主要来自叶片通过频率(BPF)噪声，其中一阶BPF 噪声占主导；在静叶倾角-10 度到10 度范围内，一阶BPF 占总声压级比重超过40%。通过对静叶倾角±25 度及0 度的数值计算分析，改变静叶倾角可以调整动叶尾迹相位分布，从而影响动叶尾迹与静叶的干涉效果，达到控制噪声的效果。后倾静叶要优于前倾，与试验结果一致。

摘要： 为了保证核主泵长期安全、可靠的运行,降低共振发生的概率,根据核主泵具有的旋转对称的结构特点,分析了核主泵中动静干涉引起的压力脉动激振力的频域分布特点.并依据核主泵发生共振的必要条件,给出了评价核主泵动力响应的动静叶匹配理论一种推导方法.深入地研究叶轮振动形式与动静叶片数匹配的关系,并在初始设计阶段合理的选择动静叶数目匹配来消除发生严重振动破坏的可能性.结果表明:在设计过程中,低阶激振频率下应当避免产生节径数为0、1等不合理动静数目匹配.进一步应用动静叶匹配理论对目前国外进口的多种型号核主泵动静叶数目匹配方式给予验证,AP1000 核主泵的动静叶匹配方式7/18 具有良好的振动特性.最后,将该理论用于国产AP1000 核主泵自主设计中,给出了考虑减小水力激振及严重振动破坏情况下的较为合理的动静叶数目匹配值,为今后该型号及后续型号核主泵叶轮、导叶设计提供借鉴指导意义.

摘要： 采用SST k－ω湍流模型对离心泵内部粘性流场进行了三维非定常数值模拟，分析了不同时刻叶片与隔舌相对位置对模型泵瞬时性能及压力脉动的影响。利用数理统计学原理和时-频域数据处理方法对流场内监测点的压力脉动进行分析，根据声学基本理论，判定出主要噪声源的位置和类型。结果显示：叶片与隔舌间的动静干涉引起模型泵瞬时性能呈周期性变化，瞬时扬程与瞬时效率波动较大而瞬时轴功率波动值较小；改进特定时刻叶片与隔舌相对位置处泵的最低瞬时性能是提高其总体性能的一条途径；隔舌及叶片附近均是主要的噪声源，脉动最强的部位不在隔舌顶部而是向螺旋线方向偏移；旋转噪声是流动噪声的主要形式，叶频是流动噪声的主要频率。

摘要： 本文采用非定常数值计算方法研究了某离心压缩机小流量系数基本级的叶轮和叶片扩压器的非定常干涉效应，并重点研究了不同间隙比Rgr（径向间隙/R2）对扩压器叶片的载荷和载荷波幅以及对叶轮叶片表面的静压系数和静压系数的波动幅值的影响。结果表明：间隙比Rgr对定常计算结果的影响很大，当Rgr=0.067 时定常计算效率比非定常计算时均效率低2%，而当间隙比Rgr=0.178 时采用混合平面法的定常计算效率与非定常计算时均值相差仅为0.2%；叶片扩压器和叶轮的径向间隙比Rgr 减小对叶轮叶片表面的静压系数时均值几乎没有影响，却导致了叶轮叶片表面的静压系数波动幅值出现显著的增加。研究还表明间隙比Rgr的减小不仅导致叶片扩压器进口的时均载荷和载荷的波动幅值迅速增大，还导致扩压器叶片中后部载荷的波动幅值也出现显著的增加，甚至出现交替载荷。

摘要： 压力交换器的转子和端盖的相对运动 ,使流体在端盖和转子内的流动相互干涉 ,从而引起周期性压力脉动.本文利用RNG k-e 湍流模型,在转动与静止部件之间采用滑移网格技术建立交互界面,对压力交换器内动静干扰引起的三维非定常湍流进行了计算.通过对端盖内压力脉动的监测发现,其压力呈周期性波动,通过对压力的频谱进行分析发现,各点的压力脉动的主频就是孔道通过频率.这说明利用分析压力脉动的方法提取转速是可行的.

摘要： 压力交换器的转子和端盖的相对运动 ,使流体在端盖和转子内的流动相互干涉 ,从而引起周期性压力脉动.本文利用RNG k-e 湍流模型,在转动与静止部件之间采用滑移网格技术建立交互界面,对压力交换器内动静干扰引起的三维非定常湍流进行了计算.通过对端盖内压力脉动的监测发现,其压力呈周期性波动,通过对压力的频谱进行分析发现,各点的压力脉动的主频就是孔道通过频率.这说明利用分析压力脉动的方法提取转速是可行的.

摘要： 压力交换器的转子和端盖的相对运动 ,使流体在端盖和转子内的流动相互干涉 ,从而引起周期性压力脉动.本文利用RNG k-e 湍流模型,在转动与静止部件之间采用滑移网格技术建立交互界面,对压力交换器内动静干扰引起的三维非定常湍流进行了计算.通过对端盖内压力脉动的监测发现,其压力呈周期性波动,通过对压力的频谱进行分析发现,各点的压力脉动的主频就是孔道通过频率.这说明利用分析压力脉动的方法提取转速是可行的.

摘要： 压力交换器的转子和端盖的相对运动 ,使流体在端盖和转子内的流动相互干涉 ,从而引起周期性压力脉动.本文利用RNG k-e 湍流模型,在转动与静止部件之间采用滑移网格技术建立交互界面,对压力交换器内动静干扰引起的三维非定常湍流进行了计算.通过对端盖内压力脉动的监测发现,其压力呈周期性波动,通过对压力的频谱进行分析发现,各点的压力脉动的主频就是孔道通过频率.这说明利用分析压力脉动的方法提取转速是可行的.

摘要： 一种Creo动静态干涉检查结果快速反馈系统及方法，系统包括静态干涉检查结果快速反馈子系统和动态干涉检查结果快速反馈子系统，静态干涉检查结果快速反馈子系统实现基于Creo模型的自动化的快速静态干涉检查，动态干涉检查结果快速反馈子系统实现基于Creo模型的动态干涉检查及结果反馈。本发明解决当前航天产品研制中动静态干涉检查时存在的计算结果二次操作、结构化表单自动生成、拟合轨迹运动方程快速定义以及时间历程曲线自动后处理等问题，从而实现更快、更细、更准确地发现不协调问题的目标，大幅提高数字模装试验效率。

摘要： 本发明公开了一种循环式动静叶干涉尾迹发生装置。包括动叶机构和水槽组件；水槽组件包括上水槽、下水槽和两个中水槽；上水槽和下水槽上下相接相通，在上水槽和下水槽之间的两侧安装有对称布置的中水槽，作为出口的中水槽中安装有静叶叶片；动叶机构包括水平传动皮带、上传动轴、竖直传动皮带、动叶叶片、下传动轴和调速电机；调速电机经水平传动皮带和上传动轴连接，上传动轴经竖直传动皮带和下传动轴连接，每个动叶叶片铰接于竖直传动皮带。本发明通过真实翼型运动实现尾迹发生，与工程实际中循环式动静叶片干涉现象更加符合。具有通用性好，易于安装，观测方便等特点。

摘要： 本发明斜入式激光干涉测量中动静压轴承夹持与调整一体化机构，包括有待测轴承夹持机构，待测轴承夹持机构的下部与调整机构连接，调整机构的下部连接支撑‑调节机构。本发明斜入式激光干涉测量中动静压轴承夹持与调整一体化机构，实现了在斜入式激光干涉测量中能精确及方便地调节待测动静压轴承位姿。

摘要： 一种Creo动静态干涉检查结果快速反馈系统及方法，系统包括静态干涉检查结果快速反馈子系统和动态干涉检查结果快速反馈子系统，静态干涉检查结果快速反馈子系统实现基于Creo模型的自动化的快速静态干涉检查，动态干涉检查结果快速反馈子系统实现基于Creo模型的动态干涉检查及结果反馈。本发明解决当前航天产品研制中动静态干涉检查时存在的计算结果二次操作、结构化表单自动生成、拟合轨迹运动方程快速定义以及时间历程曲线自动后处理等问题，从而实现更快、更细、更准确地发现不协调问题的目标，大幅提高数字模装试验效率。

摘要： 本发明公开了一种循环式动静叶干涉尾迹发生装置。包括动叶机构和水槽组件；水槽组件包括上水槽、下水槽和两个中水槽；上水槽和下水槽上下相接相通，在上水槽和下水槽之间的两侧安装有对称布置的中水槽，作为出口的中水槽中安装有静叶叶片；动叶机构包括水平传动皮带、上传动轴、竖直传动皮带、动叶叶片、下传动轴和调速电机；调速电机经水平传动皮带和上传动轴连接，上传动轴经竖直传动皮带和下传动轴连接，每个动叶叶片铰接于竖直传动皮带。本发明通过真实翼型运动实现尾迹发生，与工程实际中循环式动静叶片干涉现象更加符合。具有通用性好，易于安装，观测方便等特点。

摘要： 本发明公开一种确定水轮机动静干涉振动能量的方法。通过对水轮机的振动和压力脉动试验测试，对得到的水轮机的动静干涉频率进行振动和压力脉动能量谱分析与统计，当振动能量和压力脉动能量在水轮机上游侧到下游侧的各个部件统计规律一致时，确定水轮机各部位的动静干涉频率的振动能量。本发明可以应用于水轮机各部位的动静干涉频率的振动能量的确定，以便对动静干涉振动的能量进行评估，避免水轮机运行时的动静干涉振动对水轮机厂房和机组的固定部件造成破坏，保证发电机组长期稳定运行。

摘要： 本发明涉及一种减轻水泵水轮机动静干涉及厂房振动的方法，其特征在于：包括对水泵水轮机所做的以下两个方面的优化：1)优化水泵水轮机转轮叶片数Zr与活动导叶数Zg之间的关系，使活动导叶数Zg不为转轮叶片数Zr的整数倍，即：Zg/Zr≠整数，并尽可能使活动导叶数与转轮叶片数的比接近1.5、2.5、3.5等值；2)将活动导叶分布圆直径D0与转轮高压侧直径D1之比D0/D1提高至1.165以上，即加大活动导叶离转轮高压侧的距离。本发明是在弄清水泵水轮机转轮叶片和活动导叶之间的动静干涉原理及危害方式的基础上形成的，能从水泵水轮机设计入手解决问题，解决的是根本问题。

摘要： 本发明公开一种确定水轮机动静干涉振动传递路径的方法。通过对水轮机从上游侧到下游侧的过流部件的测试得到水轮机的动静干涉频率，以自相关分析判断水轮机各过流部件是否存在动静干涉振动频率，以互相关分析来研究水轮机动静干涉振动是否存在振动传递，以自功率谱和互功率来确定动静干涉振动的传递率，从而得到动静干涉振动的传递路径。本发明可以应用于水轮机动静干涉振动传递路径的确定，以便对动静干涉振动传递路径进行判断，有效加强过流部件的刚度，避免产生较大的振动，对机组安全运行造成不利影响。

摘要： 本发明公开一种水轮机转轮动静干涉振动频率识别的方法。通过对水轮机转轮在水中的有限元数值计算、经典公式计算以及水轮机模型机的振动试验测试，压力脉动试验测试，并对提取的水轮机转轮的计算频率和水轮机模型机的频率进行对比分析，当其完全一致时，识别得到水轮机转轮的动静干涉振动频率。本发明可以应用于水轮机转轮动静干涉振动的识别，这种方法可有效识别水轮机转轮是否存在动静干涉振动频率的问题，并在制造、安装和检修时及时发现问题的存在，避免转轮运行时产生动静干涉振动造成水轮机基础和顶盖等固定部件的振动异常现象，保证发电机组长期稳定运行。

摘要： 本发明公开一种确定水轮机动静干涉振动能量的方法。通过对水轮机的振动和压力脉动试验测试，对得到的水轮机的动静干涉频率进行振动和压力脉动能量谱分析与统计，当振动能量和压力脉动能量在水轮机上游侧到下游侧的各个部件统计规律一致时，确定水轮机各部位的动静干涉频率的振动能量。本发明可以应用于水轮机各部位的动静干涉频率的振动能量的确定，以便对动静干涉振动的能量进行评估，避免水轮机运行时的动静干涉振动对水轮机厂房和机组的固定部件造成破坏，保证发电机组长期稳定运行。