前言
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 水力机械流体力学概述
1.2.1 工程现代流体力学概述
1.2.2 水力机械现代流体力学概述
1.2.3 水力机械流固耦合动力学概述
1.3 现代水轮机领域主要研究课题
1.3.1 水轮机的非定常、瞬态流动研究
1.3.2 水轮机的空化、泥沙磨损与多相流研究
1.3.3 水轮机的振动、过渡过程和稳定性研究
第2章 混流式水轮机全流道定常及非定常湍流模拟
2.1 定常及非定常流动微分控制方程的有限体积法离散
2.2 水轮机物理模型的建立及网格划分
2.3 计算边界条件
2.4 湍流计算模型
2.4.1 标准k-ε模型
2.4.2 RNG k-ε模型
2.5 水轮机性能预估
2.5.1 能量性能预估模型
2.5.2 空化性能预估模型
2.5.3 原型混流式水轮机性能预估结果
2.6 原型混流式水轮机三维定常湍流计算结果及分析
2.6.1 蜗壳流场计算结果及分析
2.6.2 导水机构流场计算结果及分析
2.6.3 转轮流场计算结果及分析
2.6.4 尾水管流场计算结果及分析
2.7 原型混流式水轮机三维非定常湍流计算结果及分析
2.7.1 引水部件流场随时间的变化
2.7.2 转轮流道内流场随时间的变化
2.7.3 尾水管内非定常涡带形态
2.8 本章小结
第3章 基于大涡和分离涡模拟的水轮机瞬态湍流模拟
3.1 高级湍流模拟技术概述
3.1.1 湍流理论发展概况
3.1.2 湍流的数值模拟
3.3 水力机械非定常流动模拟方法
3.3.1 水力机械叶轮中流体运动方程
3.3.2 动静干扰的滑移网格技术
3.4 不可压缩非定常流动控制方程的分离求解
3.4.1 非定常流动的SIMPLEC算法
3.4.2 PISO算法
3.5 基于大涡模拟的水轮机内瞬态湍流场特性分析
3.5.1 计算模型及数值实现
3.5.2 计算结果及分析
3.6 基于分离涡模拟的水轮机内非定常流精细模拟
3.6.1 计算模型及数值实现
3.6.2 计算结果及分析
3.7 本章小结
第4章 基于混合模型的水轮机空化和泥沙磨损湍流场数值模拟
4.1 水力机械中的多相湍流问题
4.1.1 水力机械中的空化流动及空蚀
4.1.2 水力机械中泥沙磨损的固液两相湍流
4.2 常用的多相流计算模型概述
4.2.1 多相流模拟方法
4.2.2 VOF模型
4.2.3 混合模型
4.2.4 欧拉模型
4.3 基于混合均匀多相流模型的水轮机空化湍流场数值模拟
4.3.1 数值模拟方法
4.3.2 计算结果及分析
4.4 基于代数滑移混合模型的水轮机泥沙磨损湍流场数值模拟
4.4.1 数值模拟方法
4.4.2 计算结果及分析
4.5 本章小结
第5章 基于动网格与重叠网格的槽道内活动导叶绕流数值模拟
5.1 有运动边界的非定常流动研究现状
5.2 水力机组水力过渡过程概述
5.2.1 水力过渡过程的概念
5.2.2 导叶的合理控制
5.3 动网格与重叠网格技术
5.3.1 动网格模型简介
5.3.2 动网格模型控制方程
5.3.3 动网格模型更新方法
5.3.4 重叠网格技术简介
5.4 基于动网格的槽道内导叶不同关闭规律的数值模拟
5.4.1 计算对象和网格设计
5.4.2 边界条件
5.4.3 结果及分析
5.5 基于动网格的槽道内导叶绕流水动力特性大涡模拟
5.5.1 计算对象和网格设计
5.5.2 边界条件
5.5.3 结果及分析
5.6 基于重叠网格的槽道内导叶尾流水动力特性数值模拟
5.6.1 计算对象和网格设计
5.6.2 边界条件
5.6.3 结果及分析
5.7 本章小结
第6章 基于浸入边界法的水轮机导叶动态绕流的大涡模拟
6.1 浸入边界法概述
6.1.1 浸入边界法的基本概念
6.1.2 不可压缩流体浸入边界法和大涡模拟的结合
6.2 湍流拟序结构研究概述
6.2.1 湍流拟序结构概况
6.2.2 流场中拟序结构的识别方法
6.3 全隐式耦合算法
6.4 浸入边界法在水轮机导叶动态绕流模拟中的应用
6.4.1 槽道内活动导叶动态绕流的IBM-LES模拟
6.4.2 槽道内双列线性动静叶栅动态绕流的IBM-LES模拟
6.4.3 导水机构双环列非线性叶栅动态绕流的IBM-LES模拟
6.5 本章小结
第7章 基于离散相颗粒流的水轮机内泥沙磨损研究
7.1 引言
7.2 基于离散相模型水轮机内泥沙磨损研究
7.2.1 计算对象
7.2.2 边界条件与计算方法
7.2.3 结果及分析
7.3 混流式水轮机冲蚀-动网格耦合泥沙磨损演化特性研究
7.3.1 计算模型
7.3.2 颗粒冲蚀-动网格耦合模型
7.3.3 数值模拟方法验证
7.3.4 计算结果及讨论
7.4 本章小结
第8章 基于DEM-CFD的水轮机内泥沙磨损研究
8.1 引言
8.2 离散单元法与多物理场颗粒动力学仿真软件Rocky
8.2.1 接触力模型
8.2.2 滚动阻力模型
8.3 水轮机泥沙颗粒流体系统DEM-CFD建模及仿真
8.3
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