用VR技术展示水泵水轮机流态特性
发布时间：2021-08-11 21:22
水泵水轮机组运行工况多、工况转换频繁、过渡过程剧烈,分析水泵水轮机内流态对研究机组安全稳定性有重要意义。借用虚拟现实显示（VR）技术能实现直观、形象、无死角的流态展示。通过CFD对某水泵水轮机的多个典型工况进行模拟,用VR展示了各工况独特的流态,总结了流态特征,发现一些未被报道的流态,加深了对水泵水轮机流态的认识。作为水泵水轮机流场特性VR分析的尝试,证明VR能弥补传统流态展示后处理方式的不足,有很好应用前景。
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(07)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
水泵水轮机三维模型
如图2所示,在HTC Vive虚拟现实显示器中,观察者可以看到与桌面上EnSight显示内容同步的3D场景,通过计算机创建的虚拟环境,观察者可以实现“走进”水泵水轮机内部,细致入微地查看水泵水轮机任意位置的流线分布、速度大小、转轮受力等流场信息,切身感受水泵水轮机内各工况流态变化,清楚地了解每一细节的流态特征。传统的后处理可视化局限于计算机显示器的平面视窗,而水泵水轮机是复杂的三维金属结构,再加上快速旋转,不少工况下水流运动紊乱,用一个一个的二维切面或平面图片进行观察或展示,难以获得形象、生动的复杂三维流态,且受固体阻挡,容易漏看一些局部流态。然而,运用VR技术,研究者可以身临其境地进入三维流态内,四处随意观察,既清晰、形象、直观,也可防止视线死角,发现一些之前不易发现的细部流态,加深对水泵水轮机能量转换机理的认识。
在水泵水轮机运行过程中若出现突然断电,则水泵水轮机会进入水泵制动工况,这是一个特殊的工作状态,转轮转动方向仍与水泵工况相同,而水流流向从水泵方向变为水轮机方向,由蜗壳流向尾水管。此时,水泵水轮机内流态复杂,转轮叶道内大部分被堵塞。当水流流经导叶区域进入转轮时,会冲击叶片进口压力面,形成局部高压,并且入流量越大,压力也会越高,同时耗散一大部分能量。叶片对水流的强烈作用会使其在吸力面侧发生流动分离,形成涡结构,水流主要从压力面侧进入转轮,如图4(a)所示,叶道内水流为螺旋形的三维流动,借用VR技术能清晰地展示这类三维流动的细节。在水泵制动工况下,虽然总流量的方向是水轮机方向,但在尾水管的中部存在着较强的回流,如图4(b)。图4 水泵制动工况某工作点(点2)流态图
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈VR虚拟现实在我国的现状及发展趋势[J]. 徐振立. 计算机产品与流通. 2020(01)
[2]基于VR虚拟现实技术在舰船航行轨迹中的应用[J]. 朱孟伟. 舰船科学技术. 2019(22)
[3]虚拟现实（VR）技术与发展研究综述[J]. 张量,金益,刘媛霞,牛丽. 信息与电脑(理论版). 2019(17)
[4]基于VR的抽水蓄能电站厂房可视化交互仿真及应用[J]. 詹平,梅粮飞,詹天杨,叶锐. 武汉大学学报(工学版). 2019(05)
[5]浅析VR/AR发展及前景[J]. 夏蕾. 电脑知识与技术. 2018(23)
[6]作为媒介的VR研究综述[J]. 杨慧,雷建军. 新闻大学. 2017(06)
[7]基于CFD的高水头水泵水轮机空化性能研究[J]. 李刚,侯为林,王浩,秦鸿哲,朱国俊. 电网与清洁能源. 2017(04)
[8]基于Ensight的科学计算结果可视化[J]. 薛伟伟,程长征. 合肥学院学报. 2016(01)
[9]水泵水轮机四象限工作区流动特性数值分析[J]. 夏林生,程永光,蔡芳,张晓曦. 水利学报. 2015(07)
[10]可逆式水泵水轮机“S”形区域内部流场特性分析[J]. 李君,王磊,廖伟丽. 农业工程学报. 2014(15)
硕士论文
[1]水泵水轮机内部流动及水力特性[D]. 何晓林.华南理工大学 2012
本文编号：3336917
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(07)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
水泵水轮机三维模型
如图2所示,在HTC Vive虚拟现实显示器中,观察者可以看到与桌面上EnSight显示内容同步的3D场景,通过计算机创建的虚拟环境,观察者可以实现“走进”水泵水轮机内部,细致入微地查看水泵水轮机任意位置的流线分布、速度大小、转轮受力等流场信息,切身感受水泵水轮机内各工况流态变化,清楚地了解每一细节的流态特征。传统的后处理可视化局限于计算机显示器的平面视窗,而水泵水轮机是复杂的三维金属结构,再加上快速旋转,不少工况下水流运动紊乱,用一个一个的二维切面或平面图片进行观察或展示,难以获得形象、生动的复杂三维流态,且受固体阻挡,容易漏看一些局部流态。然而,运用VR技术,研究者可以身临其境地进入三维流态内,四处随意观察,既清晰、形象、直观,也可防止视线死角,发现一些之前不易发现的细部流态,加深对水泵水轮机能量转换机理的认识。
在水泵水轮机运行过程中若出现突然断电,则水泵水轮机会进入水泵制动工况,这是一个特殊的工作状态,转轮转动方向仍与水泵工况相同,而水流流向从水泵方向变为水轮机方向,由蜗壳流向尾水管。此时,水泵水轮机内流态复杂,转轮叶道内大部分被堵塞。当水流流经导叶区域进入转轮时,会冲击叶片进口压力面,形成局部高压,并且入流量越大,压力也会越高,同时耗散一大部分能量。叶片对水流的强烈作用会使其在吸力面侧发生流动分离,形成涡结构,水流主要从压力面侧进入转轮,如图4(a)所示,叶道内水流为螺旋形的三维流动,借用VR技术能清晰地展示这类三维流动的细节。在水泵制动工况下,虽然总流量的方向是水轮机方向,但在尾水管的中部存在着较强的回流,如图4(b)。图4 水泵制动工况某工作点(点2)流态图
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈VR虚拟现实在我国的现状及发展趋势[J]. 徐振立. 计算机产品与流通. 2020(01)
[2]基于VR虚拟现实技术在舰船航行轨迹中的应用[J]. 朱孟伟. 舰船科学技术. 2019(22)
[3]虚拟现实（VR）技术与发展研究综述[J]. 张量,金益,刘媛霞,牛丽. 信息与电脑(理论版). 2019(17)
[4]基于VR的抽水蓄能电站厂房可视化交互仿真及应用[J]. 詹平,梅粮飞,詹天杨,叶锐. 武汉大学学报(工学版). 2019(05)
[5]浅析VR/AR发展及前景[J]. 夏蕾. 电脑知识与技术. 2018(23)
[6]作为媒介的VR研究综述[J]. 杨慧,雷建军. 新闻大学. 2017(06)
[7]基于CFD的高水头水泵水轮机空化性能研究[J]. 李刚,侯为林,王浩,秦鸿哲,朱国俊. 电网与清洁能源. 2017(04)
[8]基于Ensight的科学计算结果可视化[J]. 薛伟伟,程长征. 合肥学院学报. 2016(01)
[9]水泵水轮机四象限工作区流动特性数值分析[J]. 夏林生,程永光,蔡芳,张晓曦. 水利学报. 2015(07)
[10]可逆式水泵水轮机“S”形区域内部流场特性分析[J]. 李君,王磊,廖伟丽. 农业工程学报. 2014(15)
硕士论文
[1]水泵水轮机内部流动及水力特性[D]. 何晓林.华南理工大学 2012
本文编号：3336917
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