以比能量和梯度函数为目标的混流式水轮机水力优化研究

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作者 程宦 周凌九 +6 位作者 王正伟 罗洪 唐君怀 王钊宁 赵永智 冷在军 张骁 《水力发电学报》 北大核心 2025年第3期1-12,共12页

混流式机组具备宽负荷稳定运行的能力对构建新型电力系统至关重要,目前许多电站机组在偏工况运行的稳定性较差,无法满足宽负荷灵活运行的需求。本文以云南大朝山电站5号机国产化替代项目为例,采用了一种以比能量和梯度函数为量化目标的... 混流式机组具备宽负荷稳定运行的能力对构建新型电力系统至关重要,目前许多电站机组在偏工况运行的稳定性较差,无法满足宽负荷灵活运行的需求。本文以云南大朝山电站5号机国产化替代项目为例,采用了一种以比能量和梯度函数为量化目标的混流式水轮机宽负荷水力优化方法,并研发出了一种“负倾反C型”新转轮,有效改善了机组在宽负荷运行中的水力稳定性。数值计算和模型试验结果表明,大朝山新转轮相比原转轮的尾水涡、叶道涡特征强度显著降低,消除了高部分负荷压力脉动,无叶区、尾水管的最大压力脉动幅值降低了50%以上,能够实现宽负荷范围内长期连续安全稳定运行要求。 展开更多

关键词 混流式水轮机 负倾反C型转轮 宽负荷运行 数值模拟 模型试验

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低比转速离心泵临界空化特性研究

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作者 赵奇峰 刘德民 +1 位作者 赵林 王钊宁 《流体机械》 北大核心 2025年第2期50-57,共8页

为研究低比转速离心泵空化初生时内流场情况及诱发压力脉动现象,并确定合理的临界空化判定指标,开展了空化性能模型试验和基于RNG k-ε湍流模型及Rayleigh-Plesset空化模型的稳态及瞬态仿真模拟,效率和扬程误差均在3%以内。分别在未空... 为研究低比转速离心泵空化初生时内流场情况及诱发压力脉动现象,并确定合理的临界空化判定指标,开展了空化性能模型试验和基于RNG k-ε湍流模型及Rayleigh-Plesset空化模型的稳态及瞬态仿真模拟,效率和扬程误差均在3%以内。分别在未空化和不同空化程度工况下进行了性能、流场、脉动分析,结果表明,空化致效率下降1%工况下,叶轮内流态整体稳定,由局部空泡输运及溃灭造成湍流耗散并诱发低频压力脉动;空化致扬程下降3%工况下,叶轮内流态紊乱、形成漩涡,能量损失较大,并诱发宽频带压力脉动,易造成泵体振动及噪声危害。在进行该类型离心泵设计时,建议将临界汽蚀余量设为效率下降1%时的装置汽蚀余量及以上,以确保泵的稳定运行。研究结果可为低比转速离心泵的优化设计提供参考。 展开更多

关键词 空化 离心泵 数值模拟 压力脉动 流场分析

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叶根倒圆角对离心泵性能及压力脉动影响研究

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作者 赵奇峰 刘德民 +2 位作者 赵林 王钊宁 管子武 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期172-176,共5页

针对低比转速离心泵压力脉动引起泵体振动损伤问题,对某引水工程离心泵进行物理模型试验,并采用基于κ-ε湍流模型的数值模拟方法对原模型和设置了不同半径的叶根倒圆角模型进行全流道三维定常与非定常数值模拟,计算模型性能、分析内部... 针对低比转速离心泵压力脉动引起泵体振动损伤问题,对某引水工程离心泵进行物理模型试验,并采用基于κ-ε湍流模型的数值模拟方法对原模型和设置了不同半径的叶根倒圆角模型进行全流道三维定常与非定常数值模拟,计算模型性能、分析内部流场、研究其压力脉动特性和湍动能分布规律,发现叶根倒圆角对离心泵外特性和内流场分布均有影响,设置叶根倒圆角能够提升离心泵扬程、改善流动状态、抑制后盖板附近的压力脉动和流动紊乱。 展开更多

关键词 离心泵 数值模拟 叶根倒圆角 压力脉动

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尾水管涡带非定常流动数值模拟 被引量：7

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作者 王钊宁 郭鹏程 罗兴锜 《水力发电》 北大核心 2006年第5期52-54,70,共4页

基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε双方程湍流模型,对混流式水轮机尾水管内部的三维定常湍流进行了计算。对加和不加出口尾水箱分别进行了定常计算,比较了两者的收敛性,肯定了尾水箱的作用;同时给定尾水管周期性旋进进口边界条件,对尾水管... 基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε双方程湍流模型,对混流式水轮机尾水管内部的三维定常湍流进行了计算。对加和不加出口尾水箱分别进行了定常计算,比较了两者的收敛性,肯定了尾水箱的作用;同时给定尾水管周期性旋进进口边界条件,对尾水管进行了非定常流动计算,分析了尾水管压力脉动和水流运动情况,认为尾水管流场及涡动现象基本和实际符合,结果表明了给定的进口速度模型的逼近真实性。 展开更多

关键词 尾水管 非定常 涡带 压力脉动

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溪洛渡水电站巨型混流式水轮机水力开发 被引量：4

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作者 王钊宁 郭鹏程 +1 位作者 罗兴锜 王亚林 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第8期681-687,共7页

针对溪洛渡水电站机组具有水头高、变幅大和单机容量为770 MW的巨型混流式水轮机水力开发的特殊问题展开研究.从水力稳定性控制的角度,讨论了水轮机水力开发条件,论证了额定转速、单位流量、单位转速、设计水头等4项关键水力参数和导叶... 针对溪洛渡水电站机组具有水头高、变幅大和单机容量为770 MW的巨型混流式水轮机水力开发的特殊问题展开研究.从水力稳定性控制的角度,讨论了水轮机水力开发条件,论证了额定转速、单位流量、单位转速、设计水头等4项关键水力参数和导叶相对高度、进出口转轮直径之比等2项关键几何参数的选择原则与匹配关系.并通过研究对比不同水力初设方案,分析不同设计参数可能引发的水力稳定性问题,结果表明:在巨型混流式机组的设计过程中应该选择较低的水力参数进行设计.研究结果显示,通过提高设计水头的水力优化措施既使得转轮叶片进水边背面初生空化远离了水轮机的运行范围,又改善了水轮机高水头部分负荷运行区转轮内的流道旋涡特性.最后根据模型验收试验证明了所采用的水力设计方法具有实际工程应用价值. 展开更多

关键词 溪洛渡水电站 混流式水轮机 水力设计 参数论证

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大广坝水电站水轮机提效增容改造研究 被引量：4

6

作者 王钊宁 罗兴锜 +2 位作者 郭鹏程 程宦 王亚林 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第1期7-12,共6页

基于海南大广坝水电站水轮机改造项目,通过分析电站运行中存在的水力不稳定现象和水轮机效率水平偏低的原因,提出了水轮机的改造方案和目标;讨论了水力参数和设计理念;介绍了改造前后转轮流道的本质差异。通过全流道数值仿真计算,定性... 基于海南大广坝水电站水轮机改造项目,通过分析电站运行中存在的水力不稳定现象和水轮机效率水平偏低的原因,提出了水轮机的改造方案和目标;讨论了水力参数和设计理念;介绍了改造前后转轮流道的本质差异。通过全流道数值仿真计算,定性评估了改造后水轮机的稳定性,定量标定了水轮机的效率水平,预期了模型水轮机的综合特性曲线。结论认为,改造后模型水轮机最优效率大于93.8%,额定效率91%,加权平均效率89.3%;原型水轮机最优效率95.1%,额定效率92.4%,加权平均效率90.8%;与改造前相比,加权平均效率增幅可达2.0%。 展开更多

关键词 大广坝水电站 混流式水轮机 改造 水力设计 效率 稳定性

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四溴联苯醚通过溶酶体-内源性和外源性凋亡通路诱导褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)细胞凋亡 被引量：1

7

作者 王钊宁 曹赛 +4 位作者 刘倩 崔馨逸 周斌 王悠 周仲元 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期528-536,共9页

实验生态条件下研究褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)对四溴联苯醚(BDE-47)胁迫的响应.从转录组水平分析差异基因和富集通路,并对关键基因蛋白进行验证,以期揭示胁迫-响应的机制与途径.结果表明:(1)经0.08mg/L BDE-47胁迫24h的处理... 实验生态条件下研究褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)对四溴联苯醚(BDE-47)胁迫的响应.从转录组水平分析差异基因和富集通路,并对关键基因蛋白进行验证,以期揭示胁迫-响应的机制与途径.结果表明:(1)经0.08mg/L BDE-47胁迫24h的处理组中出现582个差异基因;差异基因主要富集在核糖体、凋亡等信号通路;其中抑制凋亡的核糖体、雌激素信号通路的差异基因显著下调,与凋亡相关的MAPK信号通路、凋亡通路的差异基因显著上调,表明BDE-47诱导轮虫凋亡.(2)褶皱臂尾轮虫溶酶体膜通透性升高,溶酶体内的组织蛋白酶L(Cathepsin L)表达量上升(P<0.05),表明溶酶体受损.促/抗凋亡因子比值Bax/Bcl-2升高(P<0.05)､Caspase家族被激活;在加入Cathepsin L抑制剂后,Bax/Bcl-2以及Caspase家族活性受到显著抑制.此外,轮虫体内活性氧(ROS)含量和过氧化物酶(POD)基因表达出现显著升高. 展开更多

关键词 四溴联苯醚(BDE-47) 褶皱臂尾轮虫 转录组学 凋亡 溶酶体损伤 新污染物

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喷针开度对冲击式水轮机转轮水力性能影响研究 被引量：1

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作者 李彦浩 刘子实 +3 位作者 肖业祥 梁权伟 刘洁 王钊宁 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期73-80,共8页

冲击式水轮机是一种适用于中高水头段水力资源开发的流体机械,在我国西南地区高水头水力资源的开发中有着广阔的应用前景。本文以西藏紫霞水电站冲击式水轮机模型机转轮为研究对象,在5个不同的喷针开度下分别进行了转轮内部三维非定常... 冲击式水轮机是一种适用于中高水头段水力资源开发的流体机械,在我国西南地区高水头水力资源的开发中有着广阔的应用前景。本文以西藏紫霞水电站冲击式水轮机模型机转轮为研究对象,在5个不同的喷针开度下分别进行了转轮内部三维非定常多相流动数值模拟,分析了喷针开度对转轮水力性能与内部流动特性的的影响。预测结果显示转轮水力效率随开度上升而先上升后下降,在设计开度下水力效率最优。在0.75~1.60倍设计流量区间中,转轮水力效率的变化幅度小于1%。根据3个典型开度下转轮水斗内部非定常流动过程的对比分析,发现大开度工况时,水斗缺口处会发生水膜流的漏流现象,喷针开度越大时的泄漏量也越大,从水斗缺口处的漏流现象是其水力损失加剧的主要流动原因。研究为紫霞水电站230 MW大型冲击式水轮转轮水斗的水力优化设计提供了重要参考。 展开更多

关键词 冲击式水轮机转轮 喷针开度 水力性能 非定常水膜流 数值分析

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基于弱可压的混流式水轮机流动特性数值研究

9

作者 文强 郭鹏程 +1 位作者 王钊宁 孙龙刚 《水电站机电技术》 2024年第8期9-14,143,共7页

高水头混流式水轮机由于水轮机上下游具有较高的压差,水流在高压力下呈弱可压缩性,影响机组内流特性的分布规律。为进一步探究弱可压缩性对水轮机压力脉动及涡流特性的影响,本文考虑水流的弱可压缩性,对Francis99高水头模型水轮机部分... 高水头混流式水轮机由于水轮机上下游具有较高的压差,水流在高压力下呈弱可压缩性,影响机组内流特性的分布规律。为进一步探究弱可压缩性对水轮机压力脉动及涡流特性的影响,本文考虑水流的弱可压缩性,对Francis99高水头模型水轮机部分负荷流动特性开展非稳态数值研究。结果表明,在忽略和考虑可压缩两种模式下,水轮机无叶区及转轮内压力脉动信号脉动规律较一致。可压缩模式同时预测到尾水管内的低频高振幅和高频低振幅压力脉动信息,且与测试结果更为吻合,表明弱可压缩性对尾水管内流动信息的准确捕捉有重要影响。对压力信号进行同步和非同步分解后发现,表征涡带旋转的非同步分量主导了尾水管涡带的运动。进一步,考虑水流的可压缩性捕捉到的螺旋状尾水管涡带在整个演化周期内均显示为连续结构,且回流区与涡带位置相对应,表明涡带所占据的区域内主要由回流运动主导。 展开更多

关键词 尾水管涡带 可压缩性 压力脉动 回流 混流式水轮机

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水斗式水轮机喷射机构水力性能研究

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作者 胡宗邱 刘洁 +3 位作者 邓海峰 杜清玭 龚升 王钊宁 《人民长江》 北大核心 2024年第10期212-217,231,共7页

水斗式水轮机喷射机构的主要作用是将水流的压力能转换为动能并形成高速射流,高速射流的质量直接影响着水斗式水轮机的能量转化效率。采用无网格运动粒子流方法对不同喷针开度下水轮机喷射机构的流量特性、喷针尖受力特性以及喷嘴出口... 水斗式水轮机喷射机构的主要作用是将水流的压力能转换为动能并形成高速射流,高速射流的质量直接影响着水斗式水轮机的能量转化效率。采用无网格运动粒子流方法对不同喷针开度下水轮机喷射机构的流量特性、喷针尖受力特性以及喷嘴出口射流流态分布特征等进行数值模拟研究。研究结果表明:随着喷针开度的增加,喷嘴出口流量逐渐增大,其增长率逐渐减小,喷针尖所受水推力逐渐增大;喷嘴出口射流自由液面逐渐出现发散现象,其表面变得不光滑。这与水力模型试验结果是相符的,验证了该方法的有效性,同时给水斗式水轮机的水力设计者提供了新思路。该方法可大大提高水力优化设计效率,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 水斗式水轮机 喷射机构 运动粒子流 水力性能

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长短叶片转轮动静干涉引起的水力激振模态数值分析

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作者 管子武 何胜明 +5 位作者 梁权伟 康文喆 张健 曾杰 王钊宁 何启源 《水电与抽水蓄能》 2024年第1期7-11,37,共6页

本文以5个长叶片和5个短叶片转轮(活动导叶数为16)为例,通过数值计算,分析了长短叶片转轮的动静干涉引起的水力激振模态问题。结果表明,长短叶片转轮动静干涉引起的水力激振模态比较复杂。在无叶区,水力激振模态“节径”数为相应倍频数,... 本文以5个长叶片和5个短叶片转轮(活动导叶数为16)为例,通过数值计算,分析了长短叶片转轮的动静干涉引起的水力激振模态问题。结果表明,长短叶片转轮动静干涉引起的水力激振模态比较复杂。在无叶区,水力激振模态“节径”数为相应倍频数,如5倍转频对应5“节径”等;在双叶栅区,激振力模态既有长(短)叶片数的特征(如15倍转频的模态的节径数为1),又有叶片总数的特征(如20倍转频的节径数为4,且模态旋转方向与转轮旋转方向相同)。本文的研究为长短叶片转轮的水泵水轮机的结构避振提供了新的方向。 展开更多

关键词 水泵水轮机 长短叶片转轮 动静干涉 水力激振模态 数值计算

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手性新污染物HBCDs在近海生态系统中的分布、毒性效应与作用机制研究

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作者 卢娜 李怡君 +3 位作者 王钊宁 周星方 郭颖 王悠 《生态毒理学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期144-158,共15页

从对映体水平上精准阐明新污染物的近海生态效应与机制、评价其潜在的近海环境风险不仅是近海环境生态学的研究热点与难点,更是国家的战略需求。第三代溴代阻燃剂六溴环十二烷(hexabromocyclododecanes,HBCDs)为我国重点管控的新污染物... 从对映体水平上精准阐明新污染物的近海生态效应与机制、评价其潜在的近海环境风险不仅是近海环境生态学的研究热点与难点,更是国家的战略需求。第三代溴代阻燃剂六溴环十二烷(hexabromocyclododecanes,HBCDs)为我国重点管控的新污染物之一,具有明显的手性特征。本文综述HBCDs在近海生态系统中的分布及对映异构体选择性富集和生物放大效应,分析其对近海生物的毒性效应,探讨可能的潜在毒性作用机制,并对其未来的研究热点与研究方向进行展望。研究可望为从对映异构体水平上精准阐明手性新污染物的近海生态学效应与机制提供依据,为近海新污染物控制与环境管理服务。 展开更多

关键词 六溴环十二烷 近海生态系统 毒性效应 分布 作用机制 手性 新污染物

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满负荷工况下水泵水轮机动静干涉效应研究 被引量：4

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作者 贾维斌 管子武 +2 位作者 冷在军 王钊宁 梁权伟 《水电与抽水蓄能》 2023年第4期27-32,共6页

动静干涉引起的压力脉动主要是叶片通过频率及其倍频。这些频率的压力脉动在无叶区、活动导叶和固定导叶以及流道上游传播和反射,极大地影响机组的安全稳定运行。本文基于可压缩计算方法,获得某高水头水泵水轮机满负荷工况下1倍和2倍叶... 动静干涉引起的压力脉动主要是叶片通过频率及其倍频。这些频率的压力脉动在无叶区、活动导叶和固定导叶以及流道上游传播和反射,极大地影响机组的安全稳定运行。本文基于可压缩计算方法,获得某高水头水泵水轮机满负荷工况下1倍和2倍叶片通过频率压力脉动,通过分析其幅值和相位的分布特征,探索了压力脉动传播特性。 展开更多

关键词 水泵水轮机 动静干涉 叶片通过频率 压力脉动 传播特性

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某混流式水轮机小负荷工况异常压力脉动研究 被引量：2

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作者 贾维斌 王钊宁 +2 位作者 程宦 张森 谭兴国 《水电站机电技术》 2022年第6期12-15,18,共5页

大型混流式水轮机的稳定性对于水电站的安全运行至关重要,在水力开发阶段需对模型水轮机的稳定性进行重点研究。文章以某混流式水轮机模型试验中出现的无叶区异常压力脉动幅值为研究对象,运用CFD分析软件重点针对该工况的非定常流动特... 大型混流式水轮机的稳定性对于水电站的安全运行至关重要,在水力开发阶段需对模型水轮机的稳定性进行重点研究。文章以某混流式水轮机模型试验中出现的无叶区异常压力脉动幅值为研究对象,运用CFD分析软件重点针对该工况的非定常流动特性进行研究,为后续优化设计提供依据。结果表明:无叶区的主要频率为叶片通过频率及其倍频,说明无叶区压力脉动幅值主要受动静干涉影响;此外,转轮流道内水流的回流与主流的相互撞击可能是无叶区压力脉动幅值异常的主要原因。 展开更多

关键词 混流式水轮机 无叶区 异常压力脉动 模型试验

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民治电站水轮机水力设计与模型试验

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作者 程宦 王亚林 王钊宁 《东方电气评论》 2014年第3期47-51,共5页

介绍了四川雅安民治电站水轮机水力开发中采用的水力设计方法,包括水轮机关键水力参数的选择、各过流部件的几何设计和计算流体动力学(CFD)数值分析,并结合模型试验对水轮机的能量、空化和压力脉动性能进行了预测与分析。

关键词 民治电站 水轮机 水力设计 模型试验

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混流式水轮机叶道涡形成分析及抑制研究 被引量：8

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作者 王钊宁 孙龙刚 +1 位作者 郭鹏程 王秀玲 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期113-120,共8页

可再生能源的大力发展要求水电机组更加频繁地运行在部分负荷,以平衡电网参数,导致部分负荷下的叶道涡特性成为水轮机水力设计及优化的一个重要考核指标。本文基于理论分析和水轮机模型试验,分析了混流式水轮机叶道涡的形成原因,并提出... 可再生能源的大力发展要求水电机组更加频繁地运行在部分负荷,以平衡电网参数,导致部分负荷下的叶道涡特性成为水轮机水力设计及优化的一个重要考核指标。本文基于理论分析和水轮机模型试验,分析了混流式水轮机叶道涡的形成原因,并提出抑制叶道涡初生和发展的有效措施。研究表明,水轮机转轮不能适应流量较大范围的变化而导致转轮内稳定连续的压力梯度被打破可能是影响叶道涡形成的因素之一。通过压缩转轮流道,采用仿生流线型设计及控制叶片扭曲程度对转轮进行改型,能够有效抑制和推迟叶道涡的初生及发展,为进一步扩大水轮机的稳定运行范围提供参考。 展开更多

关键词 混流式水轮机 叶道涡 形成分析 改型 抑制

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百万千瓦水轮发电机组关键技术研究及应用

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作者 无 张成平 +13 位作者 覃大清 张春生 张天鹏 王华军 程永权 胡伟明 王钊宁 刘平安 李胜兵 李志国 刘洁 康永林 陶星明 宋敏 《中国科技成果》 2023年第4期68-69,共2页

百万千瓦水轮发电机组研发之前,在三峡、向家坝、溪洛渡、乌东德电站的工程建设中,三峡建工联合水电领域上下游企业,已经实现了70万千瓦到80万千瓦水轮发电机组的全国产化。随着我国经济社会发展进入新时代,迫切需要研发更大容量机组,... 百万千瓦水轮发电机组研发之前,在三峡、向家坝、溪洛渡、乌东德电站的工程建设中,三峡建工联合水电领域上下游企业,已经实现了70万千瓦到80万千瓦水轮发电机组的全国产化。随着我国经济社会发展进入新时代,迫切需要研发更大容量机组,来匹配中国水资源开发进程,满足白鹤滩工程建设需求。 展开更多

关键词 工程建设 水轮发电机组 大容量机组 水资源开发 我国经济社会 上下游企业 向家坝 溪洛渡

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民治电站水轮机水力设计与模型试验

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作者 程宦 王亚林 王钊宁 《东方电机》 2013年第5期1-4,共4页

本文介绍了四川雅安民治电站水轮机水力开发中采用的水力设计方法,包括水轮机关键水力参数的选择、过流部件的几何设计和计算流体动力学(CFD)数值分析,并结合模型试验对水轮机的能量、空化和压力脉动性能进行了预测与分析。

关键词 民治电站 水轮机 水力设计 模型试验

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