水轮机动静干涉的非定常流动数值模拟
考虑水弹性的船闸输水廊道非恒定流数值模拟
考虑水弹性的船闸输水廊道非恒定流数值模拟
吴时强;丁道扬
【期刊名称】《水利水运科学研究》
【年(卷),期】1992(000)003
【摘要】现有的船闸输水廊道水力计算均未考虑水弹性作用。
本文首次提出了考虑这种作用的计算方法,使之能模拟因阀门快速关闭而引起的廊道内的水击现象,从而为输水廊道的合理设计和优化运行提供了一种仿真性更高的数学模型。
【总页数】9页(P255-263)
【作者】吴时强;丁道扬
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】U641.32
【相关文献】
1.高水头船闸输水廊道反弧门水弹性振动试验研究 [J], 吴杰芳
2.船闸输水系统数据库软件与引航道非恒定流实时模拟 [J], 刘本芹;李云;张瑞凯
3.高水头船闸平底廊道反弧形阀门净动水启门力非恒定流试验 [J], 刘猛;胡亚安;严秀俊
4.高水头船闸输水阀门段廊道非恒定流水动力特性试验研究 [J], 林勇
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三峡水轮机的三维非定常湍流计算和压力脉动分析
图３ＩＩ工况尾水管截面压力分布图图４ＩＩ工况尾水管测面２的压力分布随时间变化图４．３压力脉动幅值的计算结果分析在四个部分负荷工况下，分别对水轮机内的非定常流场进行了模拟，记录下引水部件４个测点和尾水管６个测点的压力随时问变化的情况，可以得到压力脉动的峰峰值，并计算出峰峰值与总水头的比值，即压力脉动的幅值。
对尾水管六个测点的脉动幅值数据进行分析，可知：（１）同一测面上２个测点的压力脉动幅值相差不大。
这说明，尾水管内压力脉动传播过程中，在同一截面上各点的脉动能量传播保持平衡。
（２）测面１上的点压力脉动幅值是测面２、３上的点压力脉动幅值的０．６倍左右，而测面２、３上的点压力脉动幅值比较接近，脉动较强。
这说明，尾水涡带从转轮出口开始发展，在弯肘段的２、３截面处发展到最强，最后流过支墩，直至出口。
因此，取测面２上２ａ、２ｂ点中压力脉动幅值较大者，作为尾水管内总体压力脉动的幅值，并与试验结果比较，同时将引水部件４个测点的压力脉动幅值记录下来，列表１如下所示。
同一工况下，比较引水部件４个测点和尾水管内的压力脉动幅值，可以看出：（１）尾水管内的压力脉动幅值最大，说明了，尾水管内的压力脉动是影响水轮机稳定运行和造成压力脉动及噪声的最重要因素，需要通过合理的水力设计，降低尾水管内的压力脉动。
（２）尾水管内的压力脉动幅值最大，转轮前、活动导叶前、固定导叶前和蜗壳进口的压力脉动幅值依次减小，说明了，尾水管涡带是水轮机中压力脉动的最主要脉动源，它的压力脉动在水轮机中从尾水管向上游传播，造成了从尾水管到引水部件压力脉动的逐渐减弱。
（３）尾水管内的压力脉动，大部分工况下计算结果和试验结果接近，只在工况ＩＩ预测出更大的压力脉动，说明了计算预测压力脉动的准确和安全性。
表ｌ四个部分负荷工况下水轮机各测点压力脉动幅值计算结果及与试验的比较４．４压力脉动频谱的计算结果分析在四个部分负荷工况下，记录下备测点的压力随时问变化的计算结果，并对这些信号进行三峡水轮机的三维非定常湍流计算和压力脉动分析作者：邵奇， 刘树红， 戴江作者单位：邵奇,刘树红(清华大学热能工程系)， 戴江(国长江三峡工程开发总公司)本文链接：/Conference_5701389.aspx。
基于重叠网格方法的水轮机非定常水动力数值仿真
基于重叠网格方法的水轮机非定常水动力数值仿真刘垚;蔡卫军;王明洲【摘要】[目的]为了研究海流环境条件下水轮机的非定常水动力性能,[方法]采用基于重叠网格的动态流体固态相互作用(DFBI)方法,对水轮机在不同来流条件下的非定常水动力性能进行仿真分析.[结果]研究结果表明:采用基于重叠网格的DFBI方法可以实现在启动过程的起步、加速和稳定3个阶段对水轮机转速、力矩和流场等瞬态参数进行监测;水轮机获能系数Cp在设计流速1.2 m/s附近出现峰值0.24,在流速动态变化条件下,水轮机的平均获能系数约为0.181,与设计流速为1.2 m/s时的获能系数相比下降了约33%.[结论]采用的基于重叠网格的DFBI数值仿真方法能够对实际海流情况下的水轮机被动旋转水动力特性进行监测,对实际工程设计具有较好的参考价值.%[Objectives]In order to study the unsteady hydrodynamic performance of turbines under changing current conditions,[Method]this paper uses the Dynamic Fluid Body Interaction(DFBI) method based on an overset grid to simulate the unsteady hydrodynamic performance of turbines under different flow conditions.[Results]The results show that the DFBI method based on an overset grid can realize the monitoring of such transient parameters as speed,torque and flow field in the three stages of starting,acceleration and stabilization of the turbine during start-up. The power coefficient of the turbine has a peak value near the design flow rate of 1.2 m/s. Under dynamic conditions,the average energy efficiency of the turbine is about 0.181,which is about 33% lower than the designed flow rate of 1.2 m/s. [Conclusions]The numerical simulation method used in this paper can monitor the hydrodynamic performance of passively rotatingturbines under real current conditions,and changes in the characteristic parameters of the turbine flow field and power output under passive rotation conditions,which can play an important role in guiding actual engineering design.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2018(013)001【总页数】8页(P85-92)【关键词】海流能水轮机;被动旋转;非定常模拟;重叠网格;DFBI【作者】刘垚;蔡卫军;王明洲【作者单位】西安精密机械研究所,陕西西安710077;西安精密机械研究所,陕西西安710077;西安精密机械研究所,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】U661.10 引言随着我国海洋空间站、深海预置武器等各类海洋探测仪器设备的快速发展应用，其待机状态下长期的能源补给成为一个急需解决的问题。
涡轮级内湍流度影响的非定常数值模拟
涡轮级内湍流度影响的非定常数值模拟董素艳,刘松龄,朱惠人(西北工业大学航空动力与热力工程系,陕西西安710072)摘 要:通过求解二维雷诺平均Navier Stokes方程,数值模拟了不同进口湍流度下的涡轮级中的非定常流场及温度场。
结果表明,增大湍流度对叶栅通道内时均压力分布影响很小,但是对涡轮级中的温度分布会产生很大影响。
当涡轮进口有热斑存在时,增大湍流度将会使热斑中的热流体温度扩散更快,从而叶栅通道中的温度场分布趋向均匀,同时动叶压力面侧与吸力面侧的时均温度差别减小,沿动叶弦长方向上的温度分布也更平缓。
关键词:涡轮叶栅;非定常流;热斑;湍流度;数值仿真中图分类号:V231 3 文献标识码:A 文章编号:1001 4055(2002)01 0040 05Numerical simulation on unsteady flow withturbulence intensity effects in a turbine stageDONG Su yan,LI U Song ling,Z HU Hui ren(Dept.of Aeroengine Engineering North western Polytechnical Univ.,Xi an710072,Chi na)Abstract: A t wo di men si onal Navier Stokes equation was solved to predict u nsteady flow and temperatu re fields wi th different turb u lence in tensity in a turbi ne stage.It was found that turbulence intensi ty had si gnificant effects on the temperature di stribution bu t the pres sure distribu tion was not so.When hot streak was in troduced i n the tu rbine s inlet,high turbulence inten si ty would make the temperature of hot gas di ssipate more quickly,and the temperature distribu tion tend to be m ore uniform.The temperature discrepancy between suction sur face and pressure surface of rotor would be decreased,and the temperature profile along the chord become more even.Key words: Turbine cascade;Unsteady flow;Hot streak;Turbulence;Nu merical simulation1 引 言高性能、结构紧凑是当今航空发动机发展的趋势,随着叶轮机械叶排间的轴向间隙的减小,叶排间的干扰也变得更加严重。
水轮机动静干涉的非定常流动数值模拟
水轮机动静干涉的非定常流动数值模拟
肖惠民;于波
【期刊名称】《大电机技术》
【年(卷),期】2009(000)005
【摘要】在水轮机领域,流动分析技术已经成为设计开发的常规工具.随着水轮机单机容量和尺寸的加大,其运行稳定性日益受到重视,这使得水轮机内部非定常流动的数值计算成为必要.本文讨论了动静干涉、移动网格的不同数值计算方法,并应用"滑移网格技术"对混流式水轮机进行了非定常流动计算,分析了部分负荷工况下的流态和压力脉动.
【总页数】5页(P33-37)
【作者】肖惠民;于波
【作者单位】武汉大学动力系,武汉,430072;水力机械过渡过程教育部重点实验室,武汉,430072;武汉大学动力系,武汉,430072;水力机械过渡过程教育部重点实验室,武汉,430072
【正文语种】中文
【中图分类】TK730.2
【相关文献】
1.超低水头水轮机动静干涉效应的数值模拟研究 [J], 肖惠民
2.张河湾抽水蓄能电站水泵水轮机动静干涉问题及处理 [J], 路建;胡清娟;谷振富;郑凯;孟晓超;易忠有
3.张河湾抽水蓄能电站水泵水轮机动静干涉问题及处理 [J], 路建;胡清娟;谷振富;郑凯;孟晓超;易忠有;
4.动静干涉叶栅间非定常流动的数值模拟 [J], 李少华;王梅丽;李知俊;郭婷婷
5.数值模拟冲击式水轮机内部非定常流动 [J], 韩凤琴;久保田乔;刘洁
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低速轴流涡轮转静子干涉的非定常数值模拟
低速轴流涡轮转静子干涉的非定常数值模拟
王晓东;梁丽萍;康顺;张辉
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2016(37)7
【摘要】低速涡轮内部流动在低雷诺数进口条件下可能涉及流态转变,增加了流动的复杂性。
为了分析低速涡轮在低雷诺数下的三维流动结构,对低速轴流涡轮内部流场进行了数值模拟,获得了叶片通道中的三维流场结构。
在与实验结果进行对比确认的基础上,详细分析了由转静干涉效应引起的非定常流动现象及其对涡轮气动性能的影响。
结果表明,低雷诺数状态下,转静干涉效应对低速轴流涡轮静叶通道内流动状况的影响小于对动叶通道内流动的影响;动叶表面的分离流区位置位于叶中和叶顶之间,使得顶部通道涡沿周向拉伸。
这种拉伸运动使得气流参数在叶顶附近的周期性变化幅度大于叶根附近的变化幅度。
【总页数】8页(P1233-1240)
【作者】王晓东;梁丽萍;康顺;张辉
【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】V235.11
【相关文献】
1.低速轴流压气机非定常流场数值模拟
2.微型轴流风扇下游静子干涉下转子区域非定常流场计算分析
3.轴流压气机转静二维非定常薄层N-S数值模拟
4.二维轴流压
气机转—静非定常Euler方程数值计算5.低速压气机静叶非定常Clocking效应数值模拟
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轴流泵定常、非定常数值模拟
轴流泵定常、非定常数值模拟1网格划分1.1. 叶轮[1] 在NX中，【文件(F)】→【导出(E)】→STEP203，将水体转成.stp格式。
[2] 打开ICEM CFD，【File】→【Change working directory】，选择工作目录。
[3] 【File】→【Import Geometry】→【STEP/IGES】，导入几何体，【Apply】如图4-6-1。
图4-6-1 导入几何图4-6-2 划分part[4] 【Geometry】→【Repair Geometry】，，【Apply】。
若均为红线则实体拓扑结构完整。
[5] 为了便于后面的网格划分和后续的CFD设置，将叶轮水体的不同部位设为不同的“part”，如图4-6-2。
[6] 【Creat Body】，点击“2 screen location”后的鼠标箭头，在体上选择两点，要求这两点的连线都在体内，如图4-6-3。
点1点2单击图4-6-3 生成BODY[7] 【Mesh 】→【Global Mesh Setup】进行全局网格设置，“Scale factor”：1.0，“Max element”:10.0，【Apply】。
a·ii·b图4-6-4 全局网格设置[8] 【Mesh】→【Part Mesh Setup】，进行局部网格加密。
如图5，设置max size，CKB（出口边）：0.5，JKB（进口边）：0.5，KT（壳体）：4，LG（轮毂）：4，YLCK（叶轮出口截面）：4，YLJK（叶轮出口截面）：4，YP（叶片）：2。
图4-6-5 局部网格加密[9] 【Mesh】→【Compute Mesh】，【V olume Mesh】，“Mesh Type”：Tetra/Mixed，”Mesh Method”：Robust(Octree)，如图4-6-6a，【Compute】。
生成网格数：134万，如图4-6-6b。
流体流动非定常扰动研究
流体流动非定常扰动研究流体流动非定常扰动研究流体力学是研究流体的运动规律和力学特性的学科，而流体流动非定常扰动研究则是其中的一个重要分支。
在实际应用中，很多流体流动过程都涉及到非定常扰动，如风洞实验中的气流扰动、水波的传播过程等。
因此，对于非定常扰动的研究具有重要的理论和实际意义。
非定常扰动是指流体流动中的速度、压力等物理量在时间和空间上发生变化的现象。
这种扰动可能是由外界力的作用，也可能是流体自身的运动引起的。
非定常扰动的研究可以帮助我们更好地理解流体流动的特性，进而提高流体力学在实际工程中的应用。
非定常扰动的研究方法包括实验观测、数值模拟和理论分析等多种手段。
实验观测是最直接的方法，通过实验设备对流体流动进行观测和测量，可以获取流动中的非定常扰动信息。
数值模拟则是借助计算机模拟流体流动过程，通过数值方法求解流体动力学方程，得到流动的非定常扰动特性。
理论分析则是基于数学模型和物理规律，通过推导和分析得到流动的非定常扰动解析解。
非定常扰动的研究对于多个领域具有重要的应用价值。
在飞行器气动力学中，非定常扰动是导致飞行器飞行稳定性和控制性能下降的重要因素之一。
研究非定常扰动可以帮助我们改善飞行器的设计和控制策略，提高其飞行性能和安全性。
在水利工程中，非定常扰动研究可以帮助我们预测和控制水流的波浪、涡旋等非定常现象，从而保障水利工程的安全运行。
在地质灾害预测和防灾减灾中，非定常扰动的研究可以帮助我们更好地预测地震、泥石流等灾害事件，提前采取预防和救援措施，保护人民生命财产安全。
总之，流体流动非定常扰动的研究对于提高流体力学的理论水平和实际应用能力具有重要意义。
通过多种方法和手段对非定常扰动进行研究，可以帮助我们更好地了解流体流动的特性，预测和控制流动中的非定常现象，促进相关领域的发展和进步。
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４结果分析
对不同开度、不同水头下的九个运行工况进行 了非定常计算。下面就高部分负荷工况（额定水头、 ５６％口。。。、７８％己）的计算结果做详细分析。 ４．１流态分析
图３为串联叶栅和转轮在某一时间步的瞬态压力 分布。由图可见，从蜗壳到转轮出口压力逐渐下降； 在转轮进水边可以清楚地看到滞流点；由于受蜗壳内 不均匀水流分布的影响，固定导叶进口周向压力分布 也不对称；从活动导叶上的压力分布可看出，沿导叶 高度方向压力变化很大，顶部的压力非常高，而底部 的压力较低，其原因是由于水流从径向向轴向的突然 转变造成的。
Ｐ２
一Ｃ２。ｐ÷一Ｒｅ 采用贴体坐标下的有限体积法和非交错网格对上 述方程进行空间离散，时间离散采用二阶完全隐式格 式。压力项采用二阶中心差分格式，其他项采用二阶 迎风差分格式。采用ＳＩＭＰＬＥＣ算法，实现压力和速度 变量的分离求解。
根据模型试验水头设置进出口边界条件，即给定 蜗壳进口压力和尾水管出口压力。在壁面处采用无滑 移边界条件。
为获得精确的插值和积分结果，采用重叠网格， 以确保下游部件的所有节点一直在上游网格内，整个 上游边界完全在下游网格内。例如，转轮网格延伸到 靠近活动导叶出水边，双ｙｏｎ－Ｉ－栅网格延伸到靠近转轮 进水边。转轮与尾水管的边界也用类似方法处理。
（３）滑移网格。滑移网格法允许交界面两侧的网 格相互滑动，且交界面两侧的网格不重叠、无须对齐。 但需计算交界面两侧的通量，并使其相等。计算时， 在每一个新的时间步长内，根据交界面两侧网格的相 对位置求取新的重合面，再通过重合面传递通量，从 而实现每一时间步内流场的耦合。实现过程如图１ｃ所 示。
非稳定计算最接近水轮机的真实流动。但由于蜗 壳内水流的非对称性，以及随后流到串联叶栅和转轮 内的水流也呈非对称性，再加上导叶和转轮节距不等， 就形成这样一个事实：不存在周期性的水流，因此计 算时必须考虑水轮机转轮和串联叶栅的所有流道。以 混流式水轮机为例，导叶数一般在１８～２４之间，转轮 叶片数在７．１５之间。若要对整个流道进行三维模拟， 就需要上百万的计算网格，这将带来相当大的计算量， 需在高效、高性能大容量计算机或并行计算机上完成， 而且要耗费相当长的时间。与定常流相比，非定常流 计算工作量为定常流的５～１０倍，倍数因问题和所采 用紊流模型的不同而异。随着计算机技术及ＣＦＤ技术 的发展，现在已可以进行非定常流动分析【ｌＪ。 ２．２移动网格
启和关闭，动静干涉等。第二类是由于自激引起的非 可能诱发水力振动，引起疲劳破坏，甚至在导叶、转
定常流，如紊流运动、旋涡脱落（卡门涡街）、不稳定 轮叶片或尾水管管壁产生裂纹，影响机组的安全运行。
涡（如尾水涡带）等。此时边界条件、流动域的几何 形状并没有变化，但是产生了非定常流。以上两类流
２．１数学模型 目前，模拟动静干涉的数学模型从简单到复杂有
部件２
单元区域１ 域ｌ
（ａ）捕提单元
（ｂ）动态边界条件 图１移动网格示意图
（ｃ）滑移网格
万方数据
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大电机技术
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３数值方法
３．１物理模型 本文研究是一个混流式模型水轮机，由蜗壳、２３
个固定导叶、２４个活动导叶、带１６个Ｘ型叶片的转 轮及Байду номын сангаас高型尾水管组成，如图２所示。水轮机每个过 流部件的网格单独生成，采用非结构化网格，网格节 点数共约４０万个，网格单元数共约１５６万个。
图２计算区域 ３．２紊流模型和离散方法
计算基于不可压缩雷诺时均Ｎａｖｉｅｒ—Ｓｔｏｋｅｓ方程， 紊流计算采用ＲＮＧ ｋ一￡模型（基于重整化群理论的 ｋ一￡模型）［４１：
ｐｐ瓦ｉＤ２ｋ面：‘÷％（％∥酊彻瓦婺’）＋＋ＧｋＧｋ＋％ ＋ｑ一—ｊｏｅ一一％％（…１）
ｐ Ｄ￡：要（呸以旷妻）＋Ｃｌ。－吾（ｃｋ＋３－５； ２瓦‘呸％ｉＨ￡。＋￡。Ｇ６）刚（２）
定常流动分析，即需要进行与时间相关的数值计算。
尾水管之间就存在着动静干涉。转轮旋转切割导叶出
非定常流动可分为两大类【ｌ】。第一类是由于外界引 口的尾迹，导致转轮内的流动为非定常流；转轮出口
起的非定常流，即由于非定常边界条件或流动域几何 的非轴向水流在尾水管内形成旋转水流，严重时形成
形状随时间变化引起的非定常流，如导叶、阀门的开 螺旋状涡带。水轮机中这种相互干扰引起的不稳定流
ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ ｔｕｒｂｉｎｅ；ｕｎｓｔｅａｄｙ ｆｌｏｗ；ｒｏｔｏｒ－ｓｔａｔｏｒ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ；ｍｏｖｉｎｇ ｇｒｉｄ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
１ 引言
目前，计算流体动力学（ＣＦＤ）技术已广泛用于 水轮机的设计和研究中。水轮机单一部件的定常（稳 态）求解，如蜗壳、串联叶栅、转轮和尾水管等，已 用于日常的工作中。而且还经常进行多部件或整个水 轮机的定常耦合模拟。
（２）级平均法。在转动部件和非转动部件间的交 界面上，传递所有变量沿圆周方向上的平均值。
（３）冻结转动部件。计算时，转轮位置相对导叶 固定，因此必须计算转轮相对导叶的几个不同位置， 从而获得有用的结果。
（４）非稳定计算。直接模拟各个部件之间的相对 运动，动静部件间的界面随着时间而更新。通过交界 面传递通量，实现每一时间步长内部件间的流场耦合。
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大电机技术
水轮机动静干涉的非定常流动数值模拟
肖惠民１’２，于 波１’２ （１．武汉大学动力系，武汉４３００７２； ２．水力机械过渡过程教育部重点实验室，武汉４３００７２）
［摘要］在水轮机领域，流动分析技术已经成为设计开发的常规工具。随着水轮机单机容量和尺寸的加大， 其运行稳定性日益受到重视，这使得水轮机内部非定常流动的数值计算成为必要。本文讨论了动静干涉、移 动网格的不同数值计算方法，并应用“滑移网格技术”对混流式水轮机进行了非定常流动计算，分析了部分 负荷工况下的流态和压力脉动。 ［关键词］水轮机；非定常流动；动静干涉；移动网格；数值模拟
图１ｃ中Ａ—Ｂ、Ｂ．ｃ和Ｄ．Ｅ、Ｅ．Ｆ构成交界面，ｄ－ｂ、 ｂ－ｅ和ｅ—ｃ构成交界面上的重合面，而剩余的ａ－ｄ和ｃ．ｆ 形成周期或壁面边界。若要计算通过重合面从单元Ｉ 和Ⅲ到单元Ⅳ的通量，不使用Ｄ—Ｅ面，而使用ｄ．ｂ 和ｂ—ｅ两个重合面。
本文采用“滑移网格”法实现通量的传递，导水 机构一转轮、转轮一尾水管间的交界面分别位于转轮 进口前和转轮出口后。且因进行的是全三维的流动计 算，交界面为完全重合的面，因此没有剩余边界面生 成。
图４为串联叶栅中间剖面在某一时间步的瞬态速 度分布。从图中再次观察到由蜗壳引起的串联叶栅不 对称人流。同时，十分明显地观察到固定导叶和活动 导叶后的尾迹。
图５给出了水轮机中间剖面的瞬态速度分布。可 以看到，活动导叶的尾迹一直蔓延到了转轮进口。这 个尾迹将在叶片表面引起脉动压力，造成水轮机力矩 和出力波动。强的加速水流迅速充入到活动导叶后的 尾迹中，起到了快速均化水流的作用，从而在一定程 度上弱化了动静干涉带来的影响。
能在水轮机和水泵中出现，并需要采用不同的算法进 行求解。
本文讨论了第一类非定常流动中动静干涉的数值 计算方法，并应用“滑移网格技术”对某混流式水轮 机进行了非定常流动计算。
２动静干涉
然而，在水轮机中还存在着由各部件相互作用引
动静干涉指旋转部件和固定部件间流动的相互干
起的非定常流动问题，为解决这些问题就必须采用非 扰。以水轮机为例，在活动导叶和转轮之间、转轮和
万方数据
图３ 串联叶栅和转轮的瞬态压力分布
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水轮机动静干涉的非定常流动数值模拟
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图４串联叶栅中间剖面的瞬态速度分布 图６示出了整个水轮机的流动情况，为某一时间 步不同剖面上的速度分布。可以看到，水流从蜗壳、 串联叶栅到转轮一直在加速，在尾水管内则变为减速 流动。尾水管内的水流流动比较混乱。原因是转轮出 口环流大小、方向对尾水管流动影响很大，即尾水管 内的流动很大程度上决定于运行工况，而在高部分负 荷工况时，转轮出口带有强的、与转轮旋转方向相同 的环流，并在尾水管中引起偏心涡带（图７）。
图５导水机构、转轮中间剖面的瞬态速度分布 图６水轮机各剖面瞬态速度分布
图７尾水管进口压力和速度分布
４．２压力脉动 动静干涉的影响还可以通过压力脉动来描述。’图８～
图１０为部分负荷工况下三个不同测点处的压力脉动波 形图及经ＦＦｒ（快速傅立叶变换）后的频谱图。测点 分别位于蜗壳进口、导叶与转轮之间（无叶区）、尾水 管锥管上游侧（距转轮出口０．３倍转轮直径）。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｕｒｂｉｎｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｆｌｕｉｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｉｓ ｒｏｕｔｉｎｅｌｙ ｕｓｅｄ ｔｏｄａｙ ｉｎ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ．Ａ ｓｐｅｃｉａｌ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｉｓ ｐａｉｄ ｔｏ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｔｕｒｂｉｎｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｕｎｉｔ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｓｉｚｅ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｇｅｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍ ａｎ ｕｎｓｔｅａｄｙ ｆｌｏｗ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｃｈｅｍｅｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ－ｓｔａｔｏｒ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｖｉｎｇ ｇｒｉｄ．Ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ－ｓｔａｔｏｒ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｂｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｅｓｈ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ａ ｃｏｍｐｌｅｔｅ Ｆｒａｎｃｉｓ ｔｕｒｂｉｎｅ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｆｏｒ ｐａｒｔ、ｌｏａｄ ｐｏｉｎｔ ｏｆ
ＸＬ～Ｏ Ｈｕｉ—ｍｉｎ．ＹＵ Ｂｏ