水泵水轮机无叶区压力脉动产生机理
水轮机压力脉动的原因
水轮机压力脉动的原因
1. 水轮机压力脉动的原因之一可能是水流不稳定啊！就好比你走路，一会儿快一会儿慢，能不别扭嘛！比如水轮机进水口的水流时急时缓，这压力能不脉动嘛！
2. 转轮设计不合理也是个大问题呀！这不就像给人穿了一双不合脚的鞋，能舒服吗？要是转轮的形状不适合水流，那压力脉动肯定就来了呀！
3. 水轮机内部的杂质积累多吓人呀！就像血管里有了血栓，能不影响正常运行嘛！比如说水里有很多泥沙之类的杂质堆积在水轮机里，压力能不波动嘛！
4. 运行工况不合适也会导致压力脉动哦！这就好像让你在大太阳下跑马拉松，你能吃得消嘛！像水轮机在超出它能力范围的工况下运行，压力肯定不稳定啦！
5. 管道系统有问题可不行呀！这跟人的血管有毛病一样严重呢！要是管道有堵塞或者泄漏，那水轮机的压力能不奇怪地脉动嘛！
6. 水轮机的安装不准确也得重视呀！这就像搭积木没搭好，能牢固嘛！比如安装的时候没对正，那压力脉动就容易出现了呀！
7. 水流中的气泡也是个捣蛋鬼哟！这就像汤里有很多气泡，看着就不平静嘛！当水中有大量气泡时，水轮机压力能不脉动嘛！
8. 机组的振动也会引发压力脉动呢！这就好像地震了房子会晃一样呀！要是机组本身振动厉害，那压力脉动肯定跟着来啦！
9. 操作人员的不当操作也会惹祸呀！这不跟开车开得乱七八糟一样嘛！要是操作人员瞎搞，水轮机的压力能正常嘛！
10. 外界干扰因素也不能小瞧哇！这就像你正专心做事，旁边有人一直捣乱，能不烦嘛！像外界的震动、噪声等干扰了水轮机，压力脉动就容易出现了嘛！
我觉得呀，水轮机压力脉动的原因真的很多很复杂，我们得认真去研究和解决，不然会出大问题的！。
水泵水轮机内部压力脉动特性研究
１ 倍 叶倍 频 ， 且该 处 的监测 点 的压 力脉动 频率 主要 由 于转轮 与活动 导 叶之 间的动 静 干 涉产 生 ； 在 转
轮 内水轮 机 工况 时的压 力脉 动频 率呈 现 多样 性 ， 水 泵工 况时则都 以转频 的倍数 为主 ； 尾 水管 直锥段
的主频 率在 最优 工 况下等 于 １ 倍 叶倍 频 ， 振 动 幅值较 小 。
Ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｆ ｌ ｕ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ：ｉ ｎ
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水泵水轮机过渡过程压力脉动与转轮受力突变机理研究
水泵水轮机过渡过程压力脉动与转轮受力突变机理研究
水泵水轮机是一种常见的水力发电设备，其过渡过程中的压力脉动和转轮受力突变是影响其运行稳定性的重要因素。
本文旨在研究水泵水轮机过渡过程中压力脉动和转轮受力突变的机理，为提高水泵水轮机的运行稳定性提供理论支持。
首先，我们需要了解水泵水轮机的工作原理。
水泵水轮机是利用水流的动能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能的装置。
在过渡过程中，由于水流量和水头等工况参数的变化，会引起压力脉动和转轮受力突变。
其次，我们需要分析压力脉动和转轮受力突变的产生原因。
在水泵水轮机过渡过程中，由于水流量等工况参数的变化，导致进口流道和出口流道之间的压差发生变化，从而产生压力脉动。
同时，由于转子受力突变会导致转子振动，进而引起机组振动和噪声等问题。
接下来，我们需要探讨如何减少压力脉动和转轮受力突变。
一方面，可以通过改善水泵水轮机的设计和调整运行参数来减少压力脉动和转轮受力突变。
例如，在设计中采用流场优化技术、增加导叶数量等方式来改善水泵水轮机的流态特性；在运行中采用适当的调节措施来控制水流量等工况参数。
另一方面，可以通过安装振动和噪声监测系统等手段来实时监测水泵水轮机的运行状态，及时发现问题并采取措施加以解决。
综上所述，水泵水轮机过渡过程中的压力脉动和转轮受力突变是影响其运行稳定性的重要因素。
通过深入研究其机理，并采取相应的措施进行优化和监测，可以有效提高水泵水轮机的运行稳定性和安全性，为我国的水力发电事业做出贡献。
水泵工作原理
水泵工作原理水泵是一种常见的流体传输设备，广泛应用于工业生产、农业灌溉、城市供水等领域。
它的工作原理主要是利用机械能将液体吸入并通过管道输送到指定位置。
下面我们将详细介绍水泵的工作原理。
首先，水泵的工作原理基于流体力学和机械原理。
当水泵启动后，电机带动叶轮旋转，叶轮的旋转产生了离心力，使液体产生压力并被吸入泵内。
同时，叶轮的旋转也使得泵内的液体产生动能，从而实现了液体的输送。
其次，水泵的工作原理还涉及到液体的压力变化。
在水泵内部，液体由于叶轮的旋转而产生了压力，使得液体被迫流动，并克服管道阻力。
当液体流动到达指定位置后，压力减小，液体便被释放出来。
这种压力变化的原理是水泵能够实现液体输送的基础。
此外，水泵的工作原理还与泵的结构和工作状态密切相关。
不同类型的水泵（如离心泵、柱塞泵、潜水泵等）其工作原理有所不同，但基本的液体吸入、压力产生和输送过程是相通的。
而水泵的工作状态（如启动、停止、负载变化等）也会影响其工作原理，需要根据实际情况进行调整和控制。
总的来说，水泵的工作原理是基于机械能和流体力学的原理，通过叶轮的旋转产生压力和动能，实现液体的吸入和输送。
同时，液体的压力变化和泵的结构、工作状态也是影响水泵工作原理的重要因素。
只有深入理解水泵的工作原理，才能更好地应用和维护水泵设备，确保其正常运行并发挥最大效益。
通过上述对水泵工作原理的介绍，相信大家对水泵的工作原理有了更深入的了解。
水泵作为一种重要的流体传输设备，在各个领域都发挥着重要作用。
希望本文所介绍的内容能够帮助大家更好地理解和应用水泵设备。
水泵水轮机在水轮机工况下压力脉动特性
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（ｃ）转 轮 叶片表 面
２ 研 究对 象
研 究对 象 为某 抽水 蓄 能 电站 水 泵水 轮 机 模 型 ， 为立轴 单级 的混 流 式水 泵 水 轮 机 ．原 型 机额 定 水 头 为 １９５ ｍ，额 定转 速 为 ２５０ ｒ／ｍｉｎ，水轮 机工 况额定 功 率 为 ３０６ ＭＷ ，水轮 机工 况最 大毛水 头为 ２１７ ｍ．图 １ 为水泵 水轮 机三 维 模 型 ，计 算 区域 包 括 蜗 壳 、导 叶 、 转 轮 和尾水 管 ４个 部分 ．模 型水 轮 机 为 ９叶片 水 轮 机 ，有 ２０个 固定 导 叶 、２０个 活 动 导 叶．转 轮 进 出 口 直 径 为 ０．４４１ ９５ ｍ 和 ０．３００ Ｏ０ ｍ，导 叶 高 度 为 ６６．７２ ｍｍ，导 叶分 布 圆直 径为 ０．５２３ ７０ ｍ．
国内外 学 者 针 对 水 泵 水 轮 机 压 力 脉 动 开 展 了 一 系列研 究 ．李仁 年 等 对 水 泵水 轮 机 在 增 负 荷 过 程 中尾水 管 内部 流 场 进 行 了分 析 ；ＺＯＢＥＩＲＩ＿６ 分 析
了动静 干扰 对水 泵 水 轮 机无 叶 区压 力 脉 动 的影 响 ； ＳＵＮ等 分 析 了原 型水 泵水 轮机 在 泵 工 况 下 的 压 力 脉动 特征 ；杨建 东 等 对 水 泵水 轮 机 的飞 逸 特 性 进行 了研 究 ；ＨＡＳＭＡＴＵＣＨＩ等 通 过模 型 试验 分 析 了水 泵 水 轮 机 在 非 设 计 工 况 下 的压 力 脉 动 ；ＲＡＮ 等 ¨ 分析 了水 泵 水 轮 机 在 大 流 量 区 的压 力 脉 动 规 律 ；ＧＵＯ等 ¨ 预 测 了 水 泵 水 轮 机 在 泵 工 况 下 压 力 脉 动 的传播 ；ＸＩＡＯ 等 ¨ 对 不 同步 导 叶作 用 下 水 泵 水 轮机 的压 力 脉 动 进 行 了 预 测 ；ＫＩＲＳＣＨＮＥＲ等 采 用试 验 方 法 研 究 了尾 水 涡 带 引 起 压 力 脉 动 的 机 理 ．
水泵水轮机驼峰区无叶区压力脉动特性CFD研究
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ — ０ ８ —１ ７
作者 简介 ： 管子武（ １ ９ ８ ４ 一 ） ， 男， 博士， 工程师 ， 从事水 力设计工作 。
水
电 站 机
电 技
术
第４ ０卷
２ 计算模型 与数值方法
２ ． １ 水 泵水 轮机 模型
１ 引言 ຫໍສະໝຸດ 合， 如压力脉动幅值误差大［ ５ ． ９ ０ １ 、 主频次频 预测不准
确 或无 法 预测某 些频 率 。这 可能受 动 静界 面 的处 理 驼峰不稳定性是水泵水轮机典型不稳定性 的代 方式 、湍流选择方式及水体可压缩性等多种因素 的 表之 一 。 在扬 程 一流量性 能 曲线 上 ， 驼 峰 区表 现为 正 影Ｄ Ｒ ［ “ 】 。其 中， 资料显示 ， 水体可压缩性对数值计算
Ｍａ ｙ ． ２ ０１ ７
１ ５
水 泵 水 轮 机 驼 峰 区无 叶 区压 力 脉 动 特 性 ＧＦ Ｄ研 究
管子武 ， 刘德 民 ， 赵永智
（ 东方电机有 限公 司 研究试验中心 ， 四川 德 阳 ６ １ ８ ０ ０ ０ ）
摘 要： 水泵水轮机 无叶 区的压力脉 动非常重要， 特别是驼峰 区的压 力脉 动特 性。本 文基 于三维非定 常全流道计算 ， 研究 了导 叶开度为 ２ ０ 。 工况下的驼峰区压 力脉 动特 性。计算结果 显示， 驼峰 区的压力脉动 幅值非常大 ， 达到 了 ３ ０ ％， 这主要是 由 ０ ． ４ ２倍 的转 动频率 引起 的， 除了 ０ ． ４ ２倍 转频外， 驼峰 区的压力脉动还有 叶片通过 频率及其倍频 ； 压力脉 动沿 圆周方 向不均匀分布 ， 这可 能与无 叶区压力场 的不均匀性和转轮 内速 度梯度在 不同流道 内的分布有关 。
水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性
水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性摘要：可逆式水泵水轮机设计需要兼顾水轮机和水泵两种工况。
水泵工况属于减速流动，相较于水轮机工况更容易发生流动分离，在水泵水轮机设计中，对水泵工况的各项性能设计指标考核更为严格。
水泵水轮机泵工况的流量扬程特性曲线在高扬程小流量下通常存在局部曲线斜率为正值的不稳定区域，称为驼峰区。
在抽水蓄能电站实际运行中，驼峰区难以避免，其不仅影响水泵水轮机泵工况高扬程条件下的启动和运行，同时还会产生较强的振动、噪声、功率摆动、水压波动等不稳定现象，直接影响机组安全稳定运行。
鉴于此，本文对水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性进行分析，以供参考。
关键词：水泵水轮机;水泵工况;压力脉动;旋转失速;转轮受力引言本文采用SAS－SST湍流模型对某模型水泵水轮机在非设计泵工况的流态进行了三维非定常数值模拟，分析不同工况下流动特性对压力脉动和转轮受力的影响。
1数学模型1.1计算体型和网格划分计算区域包括蜗壳、导叶、水轮机和尾水管。
考虑到在非设计工况下，尾水管内回流可能会对边界条件给定产生影响，对尾水管进口段适度延长。
1.2网格及时间步长在网格划分时，蜗壳采用四面体网格;导叶区采用楔形网格;转轮和尾水管采用六面体网格，并对活动导叶和转轮叶片设置边界层网格，使近壁面Y+小于10。
图1展示了额定工况下水泵扬程随网格数量的变化情况，当网格数量大于450万时，计算所得扬程变化小于1%。
考虑到计算时间和流场结构的解析精度，最终选取总网格单元数为882万的划分方式。
图1网格敏感性分析2机组能量特性图2为活动导叶相对开度随流量系数Cφ的变化规律。
其中，相对开度计算公式为式中α———活动导叶开度，αmax———最大开度图2活动导叶相对开度随流量系数的变化曲线在上述导叶开度规律下，图2对比了数值模拟与试验测试的机组能量特性曲线，即不同流量系数Cφ下的扬程系数Cψ与效率η变化曲线。
图3扬程系数与效率随流量系数的变化曲线从图3可以看出，CFD模拟得到的扬程系数与效率，相比于试验值，具有相同的变化趋势。
水泵原理的详细介绍
水泵是借动力设备和传动装置或利用自然能源将水由低处升至高处的水力机械。
广泛应用于农田灌溉、排水以及农牧业、工矿企业、城镇供水、排水等方面。
用于农田排灌、农牧业生产过程中的水泵称农用水泵，是农田排灌机械的主要组成部分之一。
类型根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。
容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量，主要有活塞泵、柱塞泵、齿轮泵、隔膜泵、螺杆泵等类型。
叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。
潜水电泵的泵体部分是叶片泵。
其他类型的水泵有射流泵、水锤泵、内燃水泵等，分别利用射流水锤和燃料爆燃的原理进行工作。
水轮泵则是水轮机与叶片泵的结合。
上述各类水泵中以下列各式较具代表性。
离心泵是利用离心力的作用增加水体压力并使之流动的一种泵。
由泵壳、叶轮、转轴等组成。
动力机带动转轴，转轴带动叶轮在泵壳内高速旋转，泵内水体被迫随叶轮转动而产生离心力。
离心力迫使液体自叶轮周边抛出，汇成高速高压水流经泵壳排出泵外，叶轮中心处形成低压，从而吸入新的水流，构成不断的水流输送作用。
叶轮具有逆旋转方向弯曲的叶片，其结构型式有封闭式、半封闭式和敞开式3种,农用的多为封闭式叶轮，叶片两侧由圆盘封闭。
泵体沿出水管方向逐渐扩张成蜗壳形。
水流自叶轮一面吸入的称单吸离心泵，自叶轮两面吸入称双吸离心泵。
为增加扬程，可将多个叶轮装在同一轴上成为多级离心泵。
由前一叶轮排出的水进入后一叶轮的进水口，增压后再从后一叶轮排出，因而叶轮数愈多，压力愈高。
有的离心泵带有能自动排除吸水管和泵体内空气的装置，在起动前无需向泵体灌水，称自吸离心泵，但其效率常低于一般离心泵。
离心泵在农田排灌和农牧业供水中应用最广。
多用于扬程高而流量小的场合。
单级离心泵的扬程为5～125米，排出的流量均匀,一般为6.3～400米3/小时,效率约可达86～94%。
轴流泵由泵壳、叶轮和转轴等机件构成。
也称螺桨泵。
叶轮上有螺旋桨状的叶片若干，当叶轮随转轴一起被动力机械驱动旋转时，各叶片将水推向一端，同时又在另一端从水源吸取水，使水产生沿着平行于转轴方向的连续流动，达到不断输送水流的目的。
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水泵水轮机无叶区压力脉动产生机理
在水泵和水轮机中，无叶区压力脉动是一个常见现象，它对设备的稳定性和效率都有着重要的影响。
要深入理解无叶区压力脉动的产生机理，首先需要了解水泵和水轮机的工作原理。
水泵和水轮机作为常见的流体机械，其工作原理都是利用叶轮叶片对流体进行加速或减速，从而转换动能或压力能，完成输送或发电的功用。
在这个过程中，无叶区是一片不设有转动叶片的区域，其存在是为了将流体的动能转换为静压能。
而在这个过程中，就会产生无叶区压力脉动。
无叶区压力脉动产生的主要机理是与叶轮叶片的运动状态息息相关。
当叶轮叶片旋转，流体会受到加速和减速的影响，从而产生动态压力波。
这些压力波在流体内部传播，最终在无叶区形成压力脉动。
由于无叶区处于叶轮叶片的作用下，会产生周期性的压力变化，形成周期性的流体脉动，也会在无叶区内产生压力脉动。
无叶区压力脉动产生的机理还与流体动力学和声学有着密切的关系。
在水泵和水轮机中，流体的运动状态和流场的变化会引起压力脉动。
叶轮叶片的运动不仅会对流体施加作用力，还会产生旋涡和湍流，在无叶区内形成复杂的流动场，从而导致压力脉动的产生。
由于流体的不可压缩性和声速限制，压力脉动也会以声速在流体中传播，形成声压波。
水泵和水轮机无叶区压力脉动的产生机理是多方面因素综合作用的结果，与叶轮叶片的运动状态、流体动力学和声学特性密切相关。
深入
理解这一机理，不仅有助于优化流体机械的设计和运行，还有助于提
高设备的稳定性和效率。
在实践中，针对无叶区压力脉动的产生机理，可以采取一系列的控制
和调节措施。
在设计阶段，可以通过合理设计叶轮叶片的结构和布置，减小流体受到的扰动，从而减少无叶区压力脉动的产生。
在运行过程中，可以通过优化设备的控制系统，降低流体的波动性，减小压力脉
动的影响。
还可以利用先进的流体动力学模拟和实验技术，深入研究
无叶区压力脉动的产生机理，探索更加有效的控制方法和技术手段。
总结而言，水泵和水轮机无叶区压力脉动产生的机理是一个复杂而重
要的问题，它关系到设备的稳定性和效率。
通过深入研究流体力学、
声学和动力学等领域的知识，以及结合先进的模拟和实验技术，可以
更好地理解这一机理，并采取相应的控制和调节措施，从而优化设备
的设计和运行，提高其性能和可靠性。
经过以上分析，我们可以发现水泵和水轮机无叶区压力脉动产生的机
理是一个涉及多方面因素的复杂问题。
只有深入理解其产生机理，才
能更好地优化设备的设计和运行，提高稳定性和效率。
在今后的研究中，将需要充分挖掘流体力学、声学以及动力学等相关领域的知识，
借助先进的模拟和实验技术，深入研究无叶区压力脉动的产生机理，
为优化流体机械设备提供更加科学、可靠的支持。
水泵和水轮机作为
常见的流体机械设备，其无叶区压力脉动的产生机理是一个复杂而重
要的问题。
在水泵中，水通过进口管道进入泵体，经过叶轮的旋转加速，然后进入泵壳和导叶管，最终通过出口管道排出。
水泵运行时，
叶轮叶片旋转产生动态压力波，从而在无叶区内形成压力脉动。
在水
轮机中，水流经过叶轮时，由于叶轮叶片的旋转和流体的加速减速，
会产生周期性的压力变化，最终在无叶区内形成压力脉动。
总体来说，无叶区压力脉动的产生机理主要与叶轮叶片的运动状态、流体动力学
和声学特性密切相关。
为了深入研究无叶区压力脉动的产生机理，并进一步优化流体机械设
备的设计和运行，需要挖掘流体力学、声学和动力学等相关领域的知识。
还需要借助先进的模拟和实验技术，从多个方面进行分析和研究。
可以利用计算流体动力学（CFD）模拟无叶区压力脉动的产生过程，
通过对流体运动、压力变化和声学效应的模拟和分析，深入理解压力
脉动的产生机理。
还可以借助实验室的实验设备，对压力脉动的产生
过程进行真实的观测和测试，从实验数据中验证和分析产生机理。
通
过模拟和实验相结合的方法，可以更加全面地理解无叶区压力脉动的
产生机理。
除了深入研究产生机理，为了优化设备的设计和运行，还需要探索有
效的控制和调节措施。
在设计阶段，可以通过合理设计叶轮叶片的结
构和布置，减小流体受到的扰动，从而减少无叶区压力脉动的产生。
在运行过程中，可以通过优化设备的控制系统，降低流体的波动性，
减小压力脉动的影响。
还可以利用先进的流体动力学模拟和实验技术，探索更加有效的控制方法和技术手段。
通过以上控制和调节措施的实施，可以有效降低无叶区压力脉动的影响，提高设备的稳定性和效率。
水泵和水轮机无叶区压力脉动的产生机理是一个复杂且重要的问题，
其产生与叶轮叶片的运动状态、流体动力学和声学特性密切相关。
只
有深入理解其产生机理，并探索有效的控制和调节措施，才能优化设
备的设计和运行，提高稳定性和效率。
通过挖掘相关知识领域的研究
成果，并借助先进的模拟和实验技术，可以更好地解决无叶区压力脉
动的产生机理，为流体机械设备的优化提供更加科学、可靠的支持。