一、水轮机转轮裂纹的检测分析与研究（论文文献综述）
冯金海[1]（2021）在《混流式水轮机偏负荷运行工况稳定性研究》文中进行了进一步梳理为消减随机间歇能源对电网不稳定性影响,水电将从基础负荷角色转型成为高度灵活可调节能源,这就会使得更多混流式水轮机组常态化运行于偏负荷工况以平衡电网参数。偏负荷工况运行下水轮机机组,将会面临动态负荷不平衡问题,受到高幅值压力脉动、强烈水力振动、高分贝诱导噪声等威胁。随着水轮机设计、制造水平提高与材料进步,混流式水轮机应用由低比转速向高比转速甚至超高比转速迈进。高比转速水轮机运行高效区相对较窄、机组出力容易产生失稳状况。为响应外部电力能源规模化发展和技术进步,这就对高比转速水轮机提出了实质性进步要求,不但要具有较高效率,而且要具有较好稳定性和可靠性。本着保障高比转速混流式水轮机组在新形势下能够安全高效运行目的,本文基于流固耦合理论、熵产理论以及本征正交分解理论,通过计算流体力学数值仿真方法,从水轮机结构、能量和流场等角度出发,详细分析了偏负荷运行工况下高比转速混流式水轮机结构、能量和流场失稳规律和机理。本论文主要包括以下几个方面:（1）基于流固耦合理论,以负荷为变化参数,研究混流式水轮机转轮结构在偏负荷运行工况下结构特性,分析不同负荷工况下转轮结构应力、变形等结构强度评估关键问题,探究不同负荷工况转轮结构预应力模态和湿模态,分析转轮结构固有频率和共振振型变化规律。所得结果可为高比转速水轮机机组健康运行提供理论参考。（2）基于熵产理论,对偏负荷运行工况下混流式水轮机内部能量损失进行系统研究,定量分析偏负荷运行工况下混流式水轮机内部不同区域能量损失特点,精确捕捉混流式水轮机产生水力损失的具体位置,实现对偏负荷工况下混流式水轮机能量稳定性精准预测。所得结论可为混流式水轮机优化设计和拓宽高比转速混流式水轮机高效区提供一定理论支持。（3）基于快速傅里叶变换,针对混流式水轮机柔性运行过程负荷变化,研究不同负荷工况蜗壳、转轮及尾水管等关键部位压力脉动规律,分析压力脉动与转频、叶频以及倍频之间耦连机理,从静压、湍动能和涡量等角度,探究影响偏负荷工况混流式水轮机流场失稳规律。所得结论可为混流式水轮机偏负荷工况柔性运行过程降低水力激振提供一定理论指导。（4）基于涡动力学原理,针对混流式水轮机柔性运行过程负荷变化,分析不同负荷工况下尾水涡带演化机理。基于本征正交分解理论,对尾水涡带进行模态分解,探究偏负荷工况尾水涡带相干结构,捕获不同尺度涡演化规律。所得结果可为混流式水轮机柔性运行过程消减尾水摆动,改善混流式水轮机全流道流态失稳提供相关建议。
司序[2]（2021）在《某混流式水轮机无叶区压力脉动及振动的测试和数值计算分析》文中研究表明水轮机压力脉动及水力振动是水电站十分复杂的稳定性问题,也是水轮机的常见问题。水轮机压力脉动及振动不仅会引起机组功率摆动,转轮叶片开裂,还会出现啸叫声,厂房振动、甚至机组损坏,造成巨大的经济损失,因此对水轮机进行压力脉动及水力振动的研究具有重大的经济效益和社会效益。本文针对某电站的四号机组在以上工况出现压力脉动和振动异常的情况,开展了水轮机振动测试和内部流场数值计算分析,研究结果为电站安全运行,合理规避异常运行工况点提供了参考依据。主要工作内容和研究成果如下:1、通过现场测试水轮机确认了发生振动的原因为水力振动,与水头有关。异常工况出现在222.8MW负荷,毛水头110.19m,80.449%导叶相对开度值,测试当天在222.8MW负荷,80.449%导叶相对开度值,毛水头118.13m时未出现异常压力脉动,可以确定异常工况振动的原因与唯一变量——水头有关。2、通过计算压力管道的水头损失,得到异常工况下的工作水头。通过计算发现了该水轮机在异常工况下运行发生水力振动的原因是:当机组增加导叶开度过程中,引水系统中的压力管道的流量随导叶开度增加而增加,引水系统中管道的内部流速将会增加,水头损失值与速度的平方成正比,进而使得该异常工况的水头损失高达4m,由于工作水头的减少,222.8MW负荷,毛水头110.19m,80.449%导叶相对开度值的工况点落在了由水轮机制造厂给出的运行综合特性曲线的安全运行范围之外。3、通过CFD（Computational Fluid Dynamics）软件,建立水轮机过流部件三维几何模型,对流体域进行了合理的计算网格划分,对水轮机内部流场进行了非定常的数值计算,进一步剖析了异常工况发生时水轮机的内部流场,对比分析了水轮机在不同工况点的速度,压力和湍动能,得到水轮机在222.8MW负荷,毛水头110.19m,导叶相对开度80.449%的工况下运行发生水力振动的原因是此异常工况点位于厂家提供的运转综合特性曲线安全运行范围外导致的湍动能、速度、压力的脉动增大引发的机组水力振动。4、将模拟结果的时域图进行快速傅里叶变换得到频域图,并通过对比分析导叶出口压力脉动和主频模拟值和真实值,验证了数值模拟的准确性。
张美琴,张树邦,宫让勤,高海军[3]（2020）在《某混流式机组转轮裂纹原因分析及处理措施》文中进行了进一步梳理本文对某混流式水轮机转轮近5年出现裂纹的位置和数量迚行了统计,研究了裂纹发展的趋势和规律。从转轮的选型设计、结构设计、铸造材料、叶片强度、制造工艺、运行特性以及裂纹修复等形成裂纹的各个方面迚行了裂纹原因分析。针对裂纹形成的原因,提出了局部加强叶片强度和改迚叶片裂纹修复工艺的处理措施及相兲预防措施。为有效控制和减少水轮机转轮裂纹的发生提供一定的参考。
刘方晨[4]（2019）在《用于水轮机测试的磁致伸缩应力传感装置研究》文中认为水轮机的安全是水轮发电机机组高效运行的基本保障。但水轮机在运转过程中,转轮长期承受水力激振力作用。为了准确判断水轮机转轮在激振力作用下的运行寿命,需利用动应力测试技术测量转轮应力大小及分布情况,优良的应力传感器性能是动应力测试精度的重要保证。目前市场上常见的应力传感器各有优势,但不能同时满足布线简单、体积小、使用寿命长、灵敏度高的应用要求。因此,本论文基于磁致伸缩逆效应,利用磁致伸缩材料作为敏感元件,设计的磁致伸缩应力传感器具有体积小、灵敏度高、使用寿命长、布线简单的特点,能够很好的应用于水轮机动应力测试中。论文的主要内容如下:1.阐述了磁致伸缩材料特性,并对不同磁致伸缩材料性能进行测试和比较,选定Galfenol为传感器敏感元件材料。基于体积最小设计原则,结合磁路设计原理,设计了磁路畅通的圆弧变截面结构的传感器磁芯,以水轮机动应力波动范围为参考,选用了符合设计要求的WSH202作为传感器转换结构,并依据力学原理及磁传导理论,为Galfenol设计了灵敏度高的敏感栅结构;在设计的结构基础上,阐述了磁致伸缩材料的力磁耦合本构模型,结合胡克定律及霍普金森定律,建立了传感器输出特性数学模型。2.基于有限元方法,以灵敏度最高为优化目标,优化了Galfenol的结构尺寸。在优化后的磁致伸缩应力传感器基础上,利用有限元仿真软件分析了不同线圈励磁电流、不同外力作用下核心元件Galfenol片上的应力情况及磁场分布,仿真结果表明应力及磁场均分布均匀,且测量范围及灵敏度符合设计要求。3.根据优化后的磁致伸缩应力传感器结构,制作了实验样机,并搭建了静态及动态实验平台测试传感器的静态应力测试性能及动态应力响应性能。实验结果表明,在0.1A、0.2A及0.3A线圈电流激励下,拉应力静态灵敏度最高可达6.062mV/MPa,压应力静态灵敏度最高可达5.743mV/MPa,且传感器动态响应良好。本论文设计和测试了敏感栅结构的磁致伸缩应力传感器,为水轮机动应力测试提供了新的应用参考,为该类型传感器的进一步研究提供理论及实验依据,使磁致伸缩应力传感器具有进一步应用的前景。
周业荣,李林,郑建民,敬燕飞,李金伟[5]（2019）在《瀑布沟水电站转轮裂纹原因与处理措施研究》文中认为针对瀑布沟水电站转轮裂纹问题,本文从转轮水力设计、刚强度计算、叶片材料、制造工艺、焊接工艺以及裂纹分布发展情况等方面,综合分析确定了转轮裂纹产生的原因,结合国内发展现状研究提出具有针对性的预防处理措施,为其他大型水轮机转轮裂纹的预防处理提供了借鉴和参考。
张智敏[6]（2019）在《水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究》文中研究指明随着水电站装机容量、发电水头的不断增大,水电站厂房的安全稳定运行面临着新的挑战。对于充水保压蜗壳,钢蜗壳与外围混凝土之间存在初始保压间隙,这种间隙伴随着运行期水头的不同而发生变化,直接影响蜗壳内水压力的外传机制,从而对蜗壳结构的承载特性和结构性能起着至关重要的作用。此外,在水电站运行期间,由于发电水头、流量及导叶开度的变化,水轮机不可避免地会偏离最优工况,导致流道内出现脱流、空化以及涡带等现象,进而产生压力脉动,引起水电站厂房结构和机组的振动。而在当前国际能源结构调整的背景下,风电、光伏等新能源与核电并网运行,水电作为调节性电源需要承担更多的调峰调频任务,水电站的运行条件也越来越复杂,振动问题也越来越引起学术界和工程界的关注。针对上述问题,本文结合实际工程对以下几个方面开展研究,并取得了相应的成果:（1）为研究充水保压蜗壳间隙演变机理,采用了一种新的充水保压蜗壳全过程仿真模拟方法,通过某充水保压蜗壳模型试验成果从间隙值和接触状态、钢蜗壳与钢筋应力、机墩座环位移、混凝土开裂损伤等方面对该模拟方法进行了全面的验证,并在此基础上从保压间隙的时空分布规律、保压间隙对外围混凝土的影响、座环水平面不平衡力等方面对充水保压蜗壳的接触传力特性进行了分析。结果表明,充水保压蜗壳全过程模拟方法计算结果与试验结果规律一致,数值基本吻合,体现了该方法的合理性和准确性,并避免了以往人为修正混凝土内边界可能会出现的混凝土内表面穿透钢蜗壳表面的现象;卸压后形成的保压间隙较大的区域主要分布在钢蜗壳腰部和顶部,内水压力未达到保压水头时,钢蜗壳进口断面外侧区域、鼻端上部区域率先闭合,达到保压水头时蜗壳进口拐弯区域内侧和蜗壳末端外侧尚未闭合;蜗壳进口边界形式为伸缩节时,设置止推环有利于延缓保压间隙在进口外侧、45°方向外侧和蜗壳鼻端内侧区域的闭合时间,能明显改善保压间隙的闭合特性,钢蜗壳进口与钢管直连的边界形式也能起到与止推环类似的效果。（2）为研究水电站厂房水力振源特性,基于计算流体动力学理论,采用RNG k-?模型对混流式水轮机蜗壳、导叶、转轮、尾水管全流道内水体在不同水头工况下的流动特性进行了计算分析。基于水轮机三维非定常湍流计算结果,对转轮部件上的脉动压力进行了积分计算,给出了解析计算和数值模拟相结合的轴向水推力脉动特性计算方法。结果表明,蜗壳区域水流比较顺畅,该区域的脉动压力通常是无叶区、转轮区甚至尾水管区域产生的脉动压力向上游传播产生的;水轮机流动系统中转动部件与静止部件之间的动静干涉会导致脉动压力中出现叶片频率或其倍频;整个流道内压力脉动程度较大的区域主要集中在尾水管直锥段以及弯肘段,频率主要为0.83Hz和1.02Hz,即1/5倍和1/4倍转频,受尾水管低频涡带向上游传播影响,无叶区和蜗壳区也出现了低频脉动压力;轴向水推力是机组垂直动荷载的重要部分,具有明显的脉动特性,转轮上冠与顶盖、转轮下环与基础环之间的空腔压力是形成轴向水推力的主要作用。（3）过去,水轮机转轮及流道设计与厂房结构土建设计一般都是分开进行的,没有很好地结合在一起。为了将水轮机流场计算和厂房结构计算相结合,以期实现基于流固耦合的水电站厂房结构流激振动特性分析,探讨并推导了C2紧支径向基函数插值耦合矩阵,并基于此建立了水电站厂房全流道-结构流固耦合分析模型,以此来分析或预测水电站厂房水力振动。结果表明,C2紧支径向基函数无论是在流体向结构传递数据,还是在结构向流体传递数据过程中均体现出了明显的精度优势;以C2紧支径向基函数插值法为基础建立的流固耦合界面数据传递模型从理念上和实际效果上均适用于大规模复杂流固耦合的计算,其对网格依赖度低的特点可以充分结合现有的水轮机流场计算和厂房结构计算从而实现流体与结构的耦合;最小水头工况下由于导叶开度相对较大,水流进入转轮区域时的相对速度与转轮叶片骨线形成一定的冲角,脉动压力相比于最大水头工况和设计水头工况要大,厂房结构振动响应也相对较大。（4）为研究水电站厂房水力振动传导机制,对振动传递路径进行了分析,并沿着蜗壳/尾水管-厂房、转轮-轴系-机架基础-厂房这两条振动传递路径对厂房振动进行了计算分析,最后分析了钢蜗壳在水力振动作用下的金属疲劳。结果表明,轴向水推力主要引起铅直向的振动,特别是机墩处的振动,蜗壳/尾水管-厂房这条振动传递路径主要引起厂房结构的整体振动,其产生的振动响应是最直接也是最明显的,是厂房振动的主要诱因;从预测的疲劳寿命数量级看,钢蜗壳在静水压力循环荷载和脉动压力循环荷载作用下发生疲劳破坏的可能性较低。
庞希斌,彭硕群,祝加勇,蒋君操,杨恒,吴敏,宋太平,汤巍,何忠华[7]（2019）在《水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理》文中研究说明黑麋峰电站3号机、4号机组检修期间探伤发现叶片与上冠和下环焊缝的进出水边发现裂纹,并存在贯穿性裂纹。本文从转轮水力设计、材料结构强度设计、机组运行情况、焊接工艺等方面,结合叶片裂纹特征进行成因综合分析,现场严格控制转轮修复工艺,将机组检修与机组运行维护相结合,切实保证了机组的稳定性能。
彭坜[8]（2018）在《水牛家电站水轮机内流场数值计算及转轮流固耦合特性研究》文中进行了进一步梳理近年来,国内外一些水电站混流式水轮机机组在运行过程中,其转轮叶片产生裂纹,导致机组振动加剧,严重危及到机组的运行安全,水牛家电站水轮机就是其中之一。由于水轮机的实际运行情况复杂,水轮机转轮与流场的耦合作用是导致叶片产生疲劳断裂、动力失稳的重要因素之一。因此,研究水轮机转轮流固耦合特性对深入了解水轮机转轮叶片振动机理、预测叶片发生裂纹位置、避免水力共振、确保水牛家电站机组安全稳定运行具有重要意义。本文对水牛家电站混流式水轮机在典型负荷工况下的流场分布及流固耦合特性进行数值模拟分析,为水轮机过流部件的优化设计、转轮叶片缺陷处理提供理论参考,其主要研究工作如下:（1）根据水牛家电站水轮机组实际运行工况,选取最小水头、额定水头与最大水头分别在40%、70%、100%负荷下的9个工况,对水轮机进行内流场及流固耦合分析。（2）根据水轮机过流部件设计参数,利用UG软件对水轮机过流部件进行建模,在ANSYS软件中完成各过流部件网格划分。（3）采用标准k-ε湍流模型对各工况进行定常流计算,分析不同水头不同负荷工况下的水轮机内部流动特性。（4）基于定常流计算结果,利用ANSYS软件计算分析水轮机转轮的流固耦合特性。（5）为了更好地反映水轮机在实际运行工况下内部真实的流动情况,对水轮机全流道进行了瞬态计算。对转轮内部最大变形量、应力、应变等进行了详细分析,预测了转轮叶片发生裂纹位置等情况。通过研究得到以下主要成果:（1）通过定常计算,分析得到水轮机蜗壳、尾水管内部流动相对均匀;在转轮叶片背面进口位置附近存在低压区,在此位置易发生空化现象。（2）通过流固耦合计算,得到水轮机六阶振动频率,将其与自振频率等进行对比可知水轮机关键过流部件不会发生共振现象,这说明水轮机各过流部件结构设计比较可靠。转轮各阶振型分析表明:转轮的振动形式在低阶主要表现为转轮左右摆动伴随叶片部分区域轻微的振动变形;而在高阶模态下,振动形式主要表现为转轮整体的扭曲变形,转轮由圆形逐渐变为扁圆。（3）通过瞬态计算,对水轮机转轮在最小水头40%负荷工况下总变形量、等效应变、等效应力等进行详细分析,发现在转轮叶片与上冠、下环连接处易发生变形和断裂。这与电站运行时转轮发生断裂位置相同。
蔡银辉,马美香[9]（2016）在《大型混流式水轮机转轮裂纹分析与研究》文中认为大型混流式水轮机转轮裂纹已成为水电行业一个频发的问题,严重威胁机组运行安全。以瀑布沟水电站2,4,6号机组为例,从水力设计、转轮刚度、材料选择、制造工艺、焊材选择、应力等方面开展分析,确定了应力集中为裂纹产生的主要原因。总结了转轮裂纹处理和防范措施,包括加强日常检查、加装应力释放三角铁、开展机组AGC方式下的稳定性测试等。其经验对同类电站设备缺陷的分析研究及修复控制提供了方向与思路,具有一定借鉴意义。
齐巨涛,梁朝弼[10]（2016）在《小湾水电厂机组转轮裂纹分析及处理》文中进行了进一步梳理小湾水电厂水轮机转轮叶片频繁产生裂纹,通过对水轮机转轮叶片进行有限元计算分析,应力过于集中通常是叶片裂纹产生的主要原因。对易产生裂纹部位进行无损探伤检查,及时处理缺陷,消除事故隐患。优化机组运行方式,减少机组在禁止运行区域和限制运行区域内的运行时间,是减少机组转轮叶片裂纹最有效,最经济的方法。
二、水轮机转轮裂纹的检测分析与研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水轮机转轮裂纹的检测分析与研究（论文提纲范文）
（1）混流式水轮机偏负荷运行工况稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 混流式水轮机结构稳定性研究现状 |
| 1.2.2 混流式水轮机能量稳定性研究现状 |
| 1.2.3 混流式水轮机流场稳定性研究现状 |
| 1.2.4 本征正交分解理论研究现状 |
| 1.3 研究目标及研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 混流式水轮机数值计算原理及前处理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值计算原理 |
| 2.2.1 流体动力学控制方程 |
| 2.2.2 控制方程离散数值方法 |
| 2.2.3 三维湍流模型及其应用 |
| 2.3 混流式水轮机三维建模及网格划分 |
| 2.3.1 混流式水轮机三维建模 |
| 2.3.2 混流式水轮机网格划分 |
| 2.4 网格无关性验证 |
| 2.5 偏负荷运行工况选取 |
| 2.5.1 计算工况点选取 |
| 2.5.2 外特性检验 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 混流式水轮机结构稳定性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 流固耦合理论 |
| 3.2.1 流固耦合基本控制方程 |
| 3.2.2 流固耦合方程求解方式 |
| 3.3 流固耦合计算约束及荷载 |
| 3.3.1 转轮结构几何模型及网格划分 |
| 3.3.2 转轮结构流固耦合计算约束类型及荷载 |
| 3.4 混流式水轮机转轮结构强度分析 |
| 3.4.0 转轮流体单元压力 |
| 3.4.1 转轮结构等效应力 |
| 3.4.2 转轮结构等效变形 |
| 3.4.3 转轮结构强度校核 |
| 3.5 混流式水轮机转轮结构振动分析 |
| 3.5.1 转轮结构固有频率 |
| 3.5.2 转轮结构模态振型 |
| 3.5.3 转轮结构共振判定 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 混流式水轮机能量稳定性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 熵产理论 |
| 4.3 能量损失分布特征 |
| 4.3.1 熵产模型可靠性验证 |
| 4.3.2 能量损失分布 |
| 4.3.3 不同类型熵产分布 |
| 4.4 偏负荷工况混流式水轮机熵产率分布 |
| 4.4.1 混流式水轮机蜗壳熵产率分布 |
| 4.4.2 混流式水轮机双列叶栅熵产率分布 |
| 4.4.3 混流式水轮机转轮熵产率分布 |
| 4.4.4 混流式水轮机尾水管熵产率分布 |
| 4.5 偏负荷工况混流式水轮机能量损失机理 |
| 4.5.1 混流式水轮机蜗壳流速分布 |
| 4.5.2 混流式水轮机双列叶栅流速分布 |
| 4.5.3 混流式水轮机转轮流速分布 |
| 4.5.4 混流式水轮机尾水管流速分布 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 混流式水轮机流场稳定性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 混流式水轮机压力脉动 |
| 5.2.1 混流式水轮机非定常数值计算 |
| 5.2.2 压力脉动检测点布置 |
| 5.2.3 尾水管压力脉动频域分析 |
| 5.2.4 转轮压力脉动频域分析 |
| 5.2.5 蜗壳压力脉动频域分析 |
| 5.3 混流式水轮机压力分布时间演化 |
| 5.3.1 混流式水轮机蜗壳压力分布 |
| 5.3.2 混流式水轮机双列叶栅压力分布 |
| 5.3.3 混流式水轮机转轮压力分布 |
| 5.3.4 混流式水轮机尾水管压力分布 |
| 5.4 混流式水轮机湍动能时间演化 |
| 5.4.1 混流式水轮机蜗壳湍动能分布 |
| 5.4.2 混流式水轮机双列叶栅湍动能分布 |
| 5.4.3 混流式水轮机转轮湍动能分布 |
| 5.4.4 混流式水轮机尾水管湍动能分布 |
| 5.5 混流式水轮机涡量时间演化 |
| 5.5.1 混流式水轮机蜗壳涡量分布 |
| 5.5.2 混流式水轮机双列叶栅涡量分布 |
| 5.5.3 混流式水轮机转轮涡量分布 |
| 5.5.4 混流式水轮机尾水管涡量分布 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 混流式水轮机尾水涡带分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 本征正交分解理论 |
| 6.3 尾水涡带时间演化 |
| 6.3.1 80%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.2 70%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.3 60%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.4 50%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.3.5 40%负荷工况尾水涡带分析 |
| 6.4 尾水流线时间演化 |
| 6.4.1 80%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.2 70%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.3 60%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.4 50%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.4.5 40%负荷工况尾水流线分析 |
| 6.5 尾水模态分解 |
| 6.5.1 80%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.2 70%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.3 60%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.4 50%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.5.5 40%负荷工况尾水模态分解 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）某混流式水轮机无叶区压力脉动及振动的测试和数值计算分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题的研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 数值计算的基本理论 |
| 2.1 流体系统运动模型 |
| 2.2 旋转域内部数值模拟的方法 |
| 2.3 控制方程和湍流模型 |
| 2.4 边界条件 |
| 2.5 数值计算流程 |
| 3 董箐电站水轮机压力脉动及振动测试及分析 |
| 3.1 水轮发电机组基本参数 |
| 3.2 异常工况分析 |
| 3.3 机组运行数据录取 |
| 3.3.1 数据录取方式 |
| 3.3.2 测点布置 |
| 3.3.3 数据分析 |
| 4 董箐电站水轮机压力脉动的数值计算 |
| 4.1 活动导叶开度与转轮叶片进口角关系简述 |
| 4.2 计算工况及其参数 |
| 4.2.1 水轮机工作水头定义 |
| 4.2.2 引水系统中水头损失计算 |
| 4.2.3 各工况下水轮机工作参数计算 |
| 4.3 几何模型的建立 |
| 4.3.1 转轮的扫描建模 |
| 4.3.2 蜗壳 |
| 4.3.3 固定导叶 |
| 4.3.4 活动导叶 |
| 4.3.5 整体模型的装配 |
| 4.4 三维网格划分 |
| 4.4.1 蜗壳 |
| 4.4.2 固定导叶和活动导叶 |
| 4.4.3 转轮 |
| 4.4.4 网格无关性检验 |
| 4.5 数值计算监测点与平面的选取 |
| 4.5.1 计算(监测)点选取 |
| 4.5.2 平面投影图的分布 |
| 4.6 数值计算结果分析 |
| 4.6.1 水轮机湍动能数值计算结果 |
| 4.6.2 水轮机速度数值计算 |
| 4.6.3 水轮机压力脉动数值计算结果及频谱分析 |
| 4.7 小节 |
| 5 数值模拟结果与试验值的对比分析 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）某混流式机组转轮裂纹原因分析及处理措施（论文提纲范文）
| 0前言 |
| 1 裂纹现象 |
| 2 裂纹原因分析 |
| 2.1 材料及焊接工艺分析 |
| 2.2 转轮选型及结构设计 |
| 2.3 机组运行状态 |
| 2.3.1 机组运行情况 |
| 2.3.2 压力脉动 |
| 2.3.3 空化 |
| 2.4 叶片裂纹修复 |
| 2.5 转轮强度分析 |
| 3 裂纹处理 |
| 3.1 施加补强三角块 |
| 3.2 提高修复质量 |
| 4 裂纹预防 |
| 5 结论 |
（4）用于水轮机测试的磁致伸缩应力传感装置研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 磁致伸缩应力传感器 |
| 1.2.1 磁致伸缩材料特性 |
| 1.2.2 磁致伸缩应力传感器研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 磁致伸缩应力传感器设计及模型建立 |
| 2.1 磁致伸缩效应及其逆效应 |
| 2.1.1 磁致伸缩效应 |
| 2.1.2 磁致伸缩逆效应 |
| 2.2 磁致伸缩材料选择 |
| 2.3 磁致伸缩应力传感器结构设计 |
| 2.3.1 传感器整体结构 |
| 2.3.2 传感器磁芯设计 |
| 2.3.3 传感器线圈设计 |
| 2.3.4 传感器敏感元件设计 |
| 2.3.5 传感器转换元件选型 |
| 2.4 传感器理论模型建立 |
| 2.4.1 磁致伸缩材料力磁耦合本构模型 |
| 2.4.2 力学模型 |
| 2.4.3 电磁学模型 |
| 2.4.4 输出特性模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 磁致伸缩应力传感器优化及性能分析 |
| 3.1 传感器仿真模型建立及仿真设置 |
| 3.1.1 有限元仿真分析 |
| 3.1.2 仿真模型建立 |
| 3.1.3 模型材料设定 |
| 3.1.4 物理场设置 |
| 3.1.5 网格划分 |
| 3.2 传感器结构优化 |
| 3.2.1 有限元优化 |
| 3.2.2 优化设置 |
| 3.2.3 优化结果 |
| 3.3 传感器性能仿真分析 |
| 3.3.1 力学仿真分析 |
| 3.3.2 力磁耦合仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 磁致伸缩应力传感器输出特性实验 |
| 4.1 样机制作 |
| 4.2 传感器性能测试实验 |
| 4.2.1 实验平台搭建 |
| 4.2.1.1 测试样机搭建 |
| 4.2.1.2 静态实验平台搭建 |
| 4.2.2 动态实验平台搭建 |
| 4.3 实验数据及分析 |
| 4.3.1 静态实验 |
| 4.3.2 动态实验 |
| 4.4 传感器在水轮机上的应用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（5）瀑布沟水电站转轮裂纹原因与处理措施研究（论文提纲范文）
| 0前言 |
| 1 瀑布沟水电站转轮情况 |
| 2 裂纹原因分析 |
| 2.1 水力设计分析 |
| 2.2 刚强度计算分析 |
| 2.3 材料选型分析 |
| 2.4 加工工艺分析 |
| 2.5 运行工况分析 |
| 3 结论及预防处理措施 |
| 3.1 结论 |
| 3.2 预防处理措施 |
（6）水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究（论文提纲范文）
| 博士生自认为的论文创新点 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 主要科学问题及国内外研究现状 |
| 1.2.1 水电站厂房蜗壳接触传力 |
| 1.2.2 水电站厂房水力振源 |
| 1.2.3 水电站厂房流固耦合 |
| 1.2.4 水电站厂房蜗壳金属疲劳 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 充水保压蜗壳间隙演变机理研究 |
| 2.1 充水保压蜗壳全过程模拟方法 |
| 2.1.1 全过程模拟方法 |
| 2.1.2 算例验证 |
| 2.2 充水保压蜗壳模拟方法模型试验验证 |
| 2.2.1 模型试验 |
| 2.2.2 有限元数值模拟 |
| 2.3 有限元结果与模型试验结果对比分析 |
| 2.3.1 间隙值和接触状态 |
| 2.3.2 钢蜗壳与钢筋应力 |
| 2.3.3 机墩座环位移 |
| 2.3.4 混凝土开裂损伤 |
| 2.4 蜗壳进口边界形式对间隙的影响机制 |
| 2.4.1 保压间隙的时空分布规律 |
| 2.4.2 保压间隙对外围混凝土的影响 |
| 2.4.3 座环在水平面上的不平衡力 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 水电站厂房水力振源特性研究 |
| 3.1 基于CFD的全流道非定常湍流计算 |
| 3.1.1 控制方程和湍流模型 |
| 3.1.2 动静干涉 |
| 3.2 水力振源分布特性及规律 |
| 3.2.1 叶片频率 |
| 3.2.2 卡门涡与叶道涡 |
| 3.2.3 尾水管涡带 |
| 3.3 不同工况下水力振源流场特性 |
| 3.3.1 水轮机全流道模型及边界条件 |
| 3.3.2 蜗壳及导水机构流场分布特性 |
| 3.3.3 转轮流场分布特性 |
| 3.3.4 尾水管流场分布特性 |
| 3.4 不同工况下水力振源压力脉动特性 |
| 3.4.1 水轮机压力脉动监测点布置 |
| 3.4.2 蜗壳区压力脉动特性 |
| 3.4.3 无叶区压力脉动特性 |
| 3.4.4 尾水管压力脉动特性 |
| 3.5 轴向水推力的脉动特性探讨 |
| 3.5.1 计算方法 |
| 3.5.2 轴向水推力脉动特性分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 水电站厂房结构流激振动分析 |
| 4.1 流固耦合数据传递基本原理和实现方法 |
| 4.1.1 耦合数据传递基本原则 |
| 4.1.2 流固耦合数据传递方法 |
| 4.2 水电站厂房全流道-结构流固耦合模型 |
| 4.2.1 C2紧支径向基函数(C2RBF) |
| 4.2.2 计算条件 |
| 4.2.3 数据传递精度和效率的影响因素分析 |
| 4.2.4 C2紧支径向基函数紧支半径选取研究 |
| 4.2.5 水电站厂房全流道-结构流固耦合模型 |
| 4.3 水电站厂房流激振动计算条件 |
| 4.3.1 流场计算模型 |
| 4.3.2 结构场计算模型 |
| 4.3.3 计算方案 |
| 4.4 流场特性分析 |
| 4.4.1 转轮特性比较 |
| 4.4.2 脉动压力特性 |
| 4.5 结构场特性分析 |
| 4.5.1 不同转轮方案下的结构振动 |
| 4.5.2 X型转轮不同水头工况下结构振动 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 水电站厂房水力振动传导机制与蜗壳金属疲劳 |
| 5.1 基于不同传递路径下的厂房结构振动 |
| 5.1.1 计算条件 |
| 5.1.2 不同路径下的厂房结构振动 |
| 5.2 水力作用下的蜗壳金属疲劳特性 |
| 5.2.1 计算方法 |
| 5.2.2 模型与实现 |
| 5.2.3 静水压力循环荷载下的低周疲劳 |
| 5.2.4 脉动压力循环荷载下的高周疲劳 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的科研成果 |
| 1.主要发表论文 |
| 2.专利 |
| 3.软件着作权登记 |
| 4.主要参与的基金项目 |
| 5.主要参与的研究项目 |
| 致谢 |
（7）水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 转轮裂纹成因分析 |
| 2.1 黑麋峰电站机组转轮参数 |
| 2.2 3号机、4号机转轮裂纹情况统计 |
| 2.3 机组运行情况 |
| 2.4 转轮水力分析 |
| 2.5 转轮材料结构分析 |
| 2.6 叶片裂纹特性 |
| 2.7 裂纹成因结论 |
| 3 转轮裂纹修复 |
| 3.1 缺陷确认、清理及控温 |
| 3.2 裂纹气刨及焊接 |
| 3.2.1 贯穿性裂纹 |
| 3.2.2 非贯穿性裂纹 |
| 3.3 焊后打磨和探伤 |
| 4 结论 |
（8）水牛家电站水轮机内流场数值计算及转轮流固耦合特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源及名称 |
| 1.2 本课题研究背景、目的和意义 |
| 1.2.1 课题研究背景 |
| 1.2.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.3 国内外相关研究现状及发展趋势 |
| 1.3.1 水轮机叶片裂纹问题综述 |
| 1.3.2 水轮机水力振动特性研究现状 |
| 1.3.3 流固耦合问题研究现状 |
| 1.4 研究途径与基本技术路线 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 2 数值计算基础理论 |
| 2.1 流体运动的基本方程 |
| 2.1.1 连续性方程 |
| 2.1.2 动量方程 |
| 2.1.3 能量方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.2.1 标准k-ε模型 |
| 2.2.2 RNGk-ε湍流模型 |
| 2.2.3 Realizablek-ε湍流模型 |
| 2.2.4 标准k-ω湍流模型 |
| 2.2.5 SSTk-ω湍流模型 |
| 2.3 流固耦合基本理论 |
| 2.3.1 固体结构控制方程 |
| 2.3.2 流固耦合基本控制方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 水轮机几何建模及网格划分 |
| 3.1 水轮机基本设计参数 |
| 3.2 水轮机几何模型建立 |
| 3.2.1 蜗壳模型 |
| 3.2.2 导水机构模型 |
| 3.2.3 转轮模型 |
| 3.2.4 尾水管模型 |
| 3.2.5 水轮机过流部件全流道模型 |
| 3.3 计算区域网格划分 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 混流式水轮机全流道内定常流数值计算 |
| 4.1 计算流体力学(CFD)简介 |
| 4.2 计算参数设置 |
| 4.3 不同负荷工况下的流场分析 |
| 4.3.1 蜗壳内流场分析 |
| 4.3.2 导叶区域内流场分析 |
| 4.3.3 转轮内流场分析 |
| 4.3.4 单叶片表面流场分析 |
| 4.3.5 尾水管内流场分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 混流式水轮机转轮流固耦合特性研究 |
| 5.1 转轮实体三维建模及网格划分 |
| 5.2 转轮模态分析 |
| 5.2.1 模态分析流程 |
| 5.2.2 转轮振动频率分析 |
| 5.2.3 转轮振型分析 |
| 5.3 转轮应力应变非定常数值计算 |
| 5.3.1 转轮变形量 |
| 5.3.2 转轮等效应变 |
| 5.3.3 转轮最大主应变 |
| 5.3.4 转轮所受等效应力 |
| 5.3.5 转轮所受最大主应力 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（9）大型混流式水轮机转轮裂纹分析与研究（论文提纲范文）
| 1 电站概况 |
| 2 水轮机结构特点 |
| 3 转轮裂纹现象 |
| 4 原因分析 |
| 4.1 水力稳定性 |
| 4.2 转轮刚度 |
| 4.3 制造工艺、材料及焊材 |
| 4.4 应力集中 |
| 4.5 焊接铸造缺陷 |
| 5 处理措施 |
| 6 预防措施 |
| 7 结语 |
（10）小湾水电厂机组转轮裂纹分析及处理（论文提纲范文）
| 1 概述 |
| 2 转轮裂纹及现象 |
| 3 裂纹无损检测的方法 |
| 3.1 超声波检测 |
| 3.2 渗透探伤 |
| 3.3 磁粉探伤 |
| 4 转轮裂纹产生的原因及分析 |
| 4.1 应力集中 |
| 4.2 开机规律分析转轮动应力 |
| 4.3 铸造缺陷及焊接缺陷 |
| 4.4 设计问题 |
| 4.5 运行原因 |
| 5 预防措施 |
| 6 裂纹处理 |
| 6.1 阻止裂纹延伸 |
| 6.2 裂纹清理及开坡口 |
| 6.3 补焊 |
| 6.3.1 焊接材料 |
| 6.3.2 焊接工艺 |
| 6.3.3 焊接操作 |
| 6.3.4 回火焊道 |
| 6.3.5 打磨及抛光 |
| 6.3.6 无损检验 |
| 7 结语 |
四、水轮机转轮裂纹的检测分析与研究（论文参考文献）
- [1]混流式水轮机偏负荷运行工况稳定性研究[D]. 冯金海. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [2]某混流式水轮机无叶区压力脉动及振动的测试和数值计算分析[D]. 司序. 西华大学, 2021(02)
- [3]某混流式机组转轮裂纹原因分析及处理措施[J]. 张美琴,张树邦,宫让勤,高海军. 大电机技术, 2020(03)
- [4]用于水轮机测试的磁致伸缩应力传感装置研究[D]. 刘方晨. 南昌工程学院, 2019(07)
- [5]瀑布沟水电站转轮裂纹原因与处理措施研究[J]. 周业荣,李林,郑建民,敬燕飞,李金伟. 大电机技术, 2019(04)
- [6]水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究[D]. 张智敏. 武汉大学, 2019(06)
- [7]水泵水轮机转轮裂纹成因分析及处理[J]. 庞希斌,彭硕群,祝加勇,蒋君操,杨恒,吴敏,宋太平,汤巍,何忠华. 水电站机电技术, 2019(02)
- [8]水牛家电站水轮机内流场数值计算及转轮流固耦合特性研究[D]. 彭坜. 西华大学, 2018(02)
- [9]大型混流式水轮机转轮裂纹分析与研究[J]. 蔡银辉,马美香. 人民长江, 2016(23)
- [10]小湾水电厂机组转轮裂纹分析及处理[J]. 齐巨涛,梁朝弼. 云南水力发电, 2016(01)