【内容提要】
本书以水轮机水力稳定性为中心，阐述了水轮机水力稳定性的内涵和定义.首先介绍了影响水轮机水力稳定性的因素及其原因;并介绍了水轮机运行的实验研究方法和数值模拟研究方法，综合最近研究成果，以水泵水轮机为例，介绍其水力不稳定性；最后介绍了水力稳定性的分析方法及提高运行稳定性的措施.
本书可作为水力机械科研工作者的参考用书.
【目 录】
第1章 绪论//1
1.1 引言//1
1.2 流功稳定性概述//3
1.3 水轮机运行的不稳性因素//5
1.4 水轮机运行稳定性评价//7
1.5 水轮机运行稳定性现状//8
1.6 水力稳定性研究方法//10
1.6.1 实验研究//10
1.6.2 数值仿真研究//11
第2章 水轮机运行实验研究方法//13
2.1 引言//13
2.2 模型转轮水力测试实验//13
2.2.1 模型实验概述//13
2.2.2 混流式水轮机能量特性测试//14
2.2.3 水轮机压力脉动的模型实验//18
2.3 水轮机内部流场PIV测试//18
2.3.1 PIV简介//19
2.3.2 PIV测试实验台流动回路//21
2.3.3 PIV测试控制系统//23
2.3.4 适用于PIV测试的局部透明水轮机模型// 24
2.3.5 PIV测试系统组成//26
2.3.6 PIV实验台水力性能测试//29
2.3.7 导叶流域PIV测试结果分析//30
2.4 水轮机内部流场高速摄像测试//33
2.4.1 流态观测成像系统//34
2.4.2 尾水管涡带观测//34
2.4.3 叶道涡与脱流空化现象//37
第3章 水轮机内流场数值研究方法//42
3.1 CFD概述//42
3.1.1 CFD发展//43
3.1.2 CFD应用//44
3.2 CFD 数值计算方法//45
3.2.1 流动控制方程//45
3.2.2 湍流模型//49
3.2.3 壁面函数和近壁面模型//50
3.2.4 空化模型//53
3.3 针对水轮机内部流动湍流模型的改变//54
3.3.1 基于重整化群的非线性PANS湍流模型及验证//54
3.3.2 考虑强旋转和大曲率流动的各向异性k/e 模型修正及验证//79
3.3.3 考虑水体弹性的三维非定常湍流的建模//83
3.3.4 改进的RNG k/e 和DES模型//85
3.3.5 基于LES和RANS的自适应尺度模拟(SAS)//87
3.4 水轮机内部流场的LES //87
3.4.1 计算模型及LES//88
3.4.2 计算网格及边界条件//90
3.4.3 LES计算结果//91
第4章 水泵水轮机水轮机工况的水力稳定性//98
4.1 水泵水轮机水力不稳定性问题的根源//98
4.2 水泵水轮机“S”特性研究现状//100
4.3 水泵水轮机“S”区特性数值计算概述//101
4.3.1 物理模型//162
4.3.2 数值计算模型//103
4.3.3 数值计算初步结果……
4.4 基于SST 模型的水泵水轮机全流道计算//110
4.4.1 蜗壳与双列叶栅流场分析//110
4.4.2 转轮流场分析//121
4.4.3 尾水管段流场分析//129
4.5 基于水体弹性模型的飞逸过程“S”区不稳定性//130
4.5.1 外特性的分析//131
4.5.2 内部流场的分析//132
4.6 基于PANS模型的MGV水泵水轮机“S”区模拟//137
4.6.1 MGV对“S”特性的影响//138
4.6.2 MGV对内流场的影响//139
4.6.3 不同预开启开度下的“S”特性//141
4.6.4 空载开度飞逸点压力脉动//141
4.7 水泵水轮机水力稳定性研究趋势//144
第5章 水轮机水力稳定性分析方法//145
5.1 时频分析方法//145
5.2 小波分析方法//146
5.3 混沌动力学分析方法//147
5.3.1 混沌动力学在水力机械中的应用//147
5.3.2 提升小波法去噪//148
5.3.3 混沌动力学分析内容//149
5.3.4 相轨迹分析//150
5.3.5 Poincaré映射图分析//151
5.3.6 Lyapunov指数分析//152
5.4 湍流场满动能分析//153
5.5 脉动信号联合分析//156
5.6 销产理论分析//158
第6章 提离水轮机运行稳定性//161
6.1 稳定运行的意义//161
6.2 提高运行稳定性措施//161
6.3 展望//163