非定常水斗表面自由水膜的流动机理

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2006, Vol. 34 ›› Issue (4): 75-79,90.

非定常水斗表面自由水膜的流动机理

肖业祥韩凤琴久保田乔

华南理工大学电力学院，广东广州 510640

收稿日期:2005-11-01 出版日期:2006-04-25 发布日期:2006-04-25
通信作者: 肖业祥(1978-)，男，博士生，主要从事流体机械数值仿真及优化设计等研究。 E-mail:challengexiao@tom.com
作者简介:肖业祥(1978-)，男，博士生，主要从事流体机械数值仿真及优化设计等研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(50379015)

Mechanism of Unsteady Free W ater Sheet Flow on Bucket Surface

Xiao Ye-xiang Han Feng-qin Kubota Takashi

College of Electric Power,South China Univ.of Tech.,Guangzhou 510640,Guangdong,China

Received:2005-11-01 Online:2006-04-25 Published:2006-04-25
Contact: 肖业祥(1978-)，男，博士生，主要从事流体机械数值仿真及优化设计等研究。 E-mail:challengexiao@tom.com
About author:肖业祥(1978-)，男，博士生，主要从事流体机械数值仿真及优化设计等研究。
Supported by:
国家自然科学基金资助项目(50379015)

摘要/Abstract

摘要： 冲击式水轮机水斗内非定常自由水膜的流动非常复杂，至今还没有足够精确的数值方法来模拟这种流动．文中分析了非定常水膜流的流动机理，根据N-S方程推导出了水斗表面流体粒子在转动坐标系中的相对运动控制微分方程，依据控制微分方程编写出了数值解析软件并对水斗内的水膜流动进行了数值模拟，定量地得到了某模型水轮机水斗内部流动的速度场、能量场．对比一系列水膜流态分布，数值解析得到的结果与试验观测结果基本相吻合，最优工况下的水力效率与模型试验数据的误差为0.33% ．

关键词: 水轮机水斗, 自由水膜流, 流动机理, 数值模拟, 性能

Abstract:

The unsteady free water sheet flow in the rotating bucket of a Pehon turbine is a very complex flow that cannot be accurately simulated for lack of a numerical method.In order to solve this problem.the mechanism of unsteady water sheet flow is analyzed in this paper,and the,differential equation describing the relative motion con-trol of fluid particles on the bucket surface is deduced according to the Navier.Stokes equation in the rotating coordi-nate system.Then,a numerical analytical software is deveh)ped based on the proposed equation,which is finally applied to the numerical simulation of the water sheet flow in the rotating bucket,thus quantitatively obtaining the flow velocity and energy distributions of a model turbine.By comparing water sheet flows obtained by various experiments and simulations,it is concluded that the simulated results basically accord with the experimental ones,with an eror in hydraulic efficiency of 0.33% in the optimum operation condition.

Key words: pelton bucket, free water sheet flow, flow mechanism, numerical simulation, performance

肖业祥韩凤琴久保田乔. 非定常水斗表面自由水膜的流动机理[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2006, 34(4): 75-79,90.

Xiao Ye-xiang Han Feng-qin Kubota Takashi. Mechanism of Unsteady Free W ater Sheet Flow on Bucket Surface[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2006, 34(4): 75-79,90.

[1]	于鸣泉, 赵继云, 满家祥, 等. 高水基液压马达配流机构的研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(9): 19-29.
[2]	卢志民, 李博航, 唐雯, 等. 燃煤电厂SCR脱硝系统喷氨优化模拟[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(8): 62-70.
[3]	孙晓颖, 赵轶男. 触觉反馈技术在汽车信息系统中的应用[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(8): 98-109.
[4]	路宏遥, 许玉德. 温度荷载作用下植筋锚固纵连无砟轨道界面的性能演变[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(8): 21-31.
[5]	吴波, 黄婷婷. 再生块体/骨料混凝土中不同界面的碳化性能及孔隙特征[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(7): 52-60.
[6]	刘鑫, 姚云龙, 姚梓芮, 等. 低气压对浇筑期泡沫混凝土性能和孔结构的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(7): 72-80.
[7]	胡兴军, 罗雨霏, 张靖龙, 等. 来流方向对百叶窗翅片‒后扩型涡产生器热工水力性能的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(7): 12-20.
[8]	甘云华, 廖月鹏, 袁辉, 等. 通讯基站分离式热管换热器的传热性能实验研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(6): 109-118.
[9]	夏慧芸, 杨浩田, 卢昌杰, 等. 复合改性沥青密封胶的组成优化及性能研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(6): 136-145.
[10]	刘定平, 张向阳, 陈爱桦, 等. 基于正交设计的旋流管式除雾器性能的数值分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(6): 89-96.
[11]	麻向军, 王臻, 姚志强, 等. 偏心转子挤出机中UHMWPE熔体流动特性的数值模拟[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(5): 114-121.
[12]	姚斌, 张子豪, 代煜, 等. 基于VFF-RLS的力传感器的动态特性研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(5): 86-94.
[13]	陈庆军, 李冰州, 陈奕年, 等. 雀替型阻尼器加固箍头榫木框架结构的抗震性能[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(4): 9-20.
[14]	戴公连, 陈坤, 葛浩, 等. 钢轨非接触式无损检测技术数值模拟研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(4): 44-52.
[15]	张广驰, 乐文英, 庞海舰, 等. IRS辅助认知无线携能通信网络的发射功率最小化算法[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(3): 110-123.