染雾蜗壳设计方法的研究现状 篇一
近年来，随着科技的不断进步和人们对环境保护意识的逐渐增强，蜗壳设计方法逐渐受到人们的重视。蜗壳设计方法是一种利用蜗壳的结构特点进行建筑设计的方法，通过模仿蜗壳的形状和结构，可以使建筑物具有更好的强度和适应性。本篇将介绍蜗壳设计方法的研究现状。
首先，蜗壳设计方法的研究已经取得了一定的进展。研究人员通过对蜗壳结构的分析和仿生学原理的应用，成功地将蜗壳的形状和结构运用到建筑设计中。例如，一些研究表明，蜗壳的螺旋形状可以有效地分散载荷，增加建筑物的稳定性和承载能力。另外，蜗壳的结构还具有良好的隔热性能，可以减少能源的消耗，提高建筑物的能效。因此，蜗壳设计方法在建筑领域具有广阔的应用前景。
其次，蜗壳设计方法还存在一些挑战和问题。首先，蜗壳的结构复杂多样，需要深入研究和理解。此外，蜗壳的设计需要考虑材料的选择和加工工艺等因素，增加了设计的难度和成本。同时，蜗壳设计方法的应用也受到了一些技术和制度的限制。例如，目前建筑设计中主要采用的是传统的设计方法，对蜗壳设计方法的接受度还不高。因此，需要进一步开展相关研究，推动蜗壳设计方法的应用和发展。
最后，蜗壳设计方法还有一些值得探索的方向。首先，可以进一步研究和改进蜗壳的结构，寻找更优化的设计方案。其次，可以将蜗壳设计方法与其他仿生学原理相结合，进一步提高建筑物的性能和适应性。此外，还可以探索蜗壳设计方法在其他领域的应用，如交通工具、航空航天等。通过这些研究和探索，可以进一步推动蜗壳设计方法的发展和应用。
综上所述，蜗壳设计方法的研究现状已经取得了一定的进展，但仍面临一些挑战和问题。通过进一步深入研究和探索，相信蜗壳设计方法将在建筑领域发挥更大的作用，为人们创造更美好的生活环境。
蜗壳设计方法的研究现状 篇二
随着人们对环境保护的重视和对可持续发展的呼唤，蜗壳设计方法逐渐成为建筑设计领域的研究热点。蜗壳设计方法是一种仿生学设计方法，通过模仿蜗壳的形状和结构，将其运用到建筑设计中，以提高建筑物的性能和适应性。本篇将介绍蜗壳设计方法的研究现状。
近年来，蜗壳设计方法在建筑领域得到了广泛的应用和研究。研究人员通过对蜗壳的形态、结构和材料等方面的研究，提出了一系列的设计方法和原则。例如，在建筑结构设计方面，研究人员通过分析蜗壳的螺旋结构，提出了一种新的结构形式，可以有效地分散载荷，提高建筑物的稳定性和承载能力。在建筑外观设计方面，研究人员通过模仿蜗壳的形状和纹理，创造出独特的建筑造型，使建筑物更具艺术性和观赏性。此外，蜗壳设计方法还可以改善建筑物的隔热性能，减少能源的消耗，提高建筑物的能效。
然而，蜗壳设计方法的研究仍面临一些挑战和问题。首先，蜗壳的结构复杂多样，需要进一步研究和理解。其次，蜗壳的设计需要考虑材料的选择和加工工艺等因素，增加了设计的难度和成本。同时，蜗壳设计方法的应用受到了一些技术和制度的限制。例如，目前建筑设计中主要采用的是传统的设计方法，对于蜗壳设计方法的接受度还不高。
为了进一步推动蜗壳设计方法的发展和应用，可以从以下几个方面进行研究和探索。首先，可以深入研究和改进蜗壳的结构，寻找更优化的设计方案。其次，可以将蜗壳设计方法与其他仿生学原理相结合，进一步提高建筑物的性能和适应性。此外，还可以探索蜗壳设计方法在其他领域的应用，如交通工具、航空航天等。通过这些研究和探索，相信蜗壳设计方法将在未来的建筑设计中发挥更大的作用。
综上所述，蜗壳设计方法的研究现状已经取得了一定的进展，但仍面临一些挑战和问题。通过进一步深入研究和探索，相信蜗壳设计方法将在建筑领域发挥更大的作用，为人们创造更美好的生活环境。
蜗壳设计方法的研究现状 篇三
针对多泥沙水流设计特殊结构的蜗壳的思路在我国早就有人提出，但是由于蜗壳内流场的复杂性和实验手段落后，数值模拟方法无法准确的仿真实际流场等原因，长期以来很难找到蜗壳的流场的准确分布规律，这就给改进蜗壳型线从而减少水力损失带来了困难。从现有的资料来看我国仅有很少几例改变设计方法的新型蜗壳且实际应用的尝试，这些新型蜗壳在改型方法上主要是按进行设计，制造。国内在80年代前设计蜗壳型线时未考虑到与压力水管的经济流速相对应和减少蜗壳内的水流损失，多着重探讨蜗壳进口断面系数的值，并拟定不同水头时的推荐曲线。对混流式水轮机（设计水头米，值在0.9-0.6之间）在按等速度矩设计蜗壳型线时，为了减少机组段的宽度，我国将蝶形边角定为55［6］。这一时期，国外认为转轮是水能转换机械，是影响水轮机效率，稳定性，产生空蚀磨损的关键部件，将精力主要放在研究新型转轮的流态计算与结构改进上，而蜗壳内的流速较小，且在少泥沙水流中运行未发现严重破坏，故未予足够重视。
80年代后期东方电机厂采用，两种方法进行了蜗壳型线与模型试验，前者流速系数为0.836，后者为0.898。实验表明，后者的比前者高1.5r/min ,两者经试验效率相同［7］。这种用设计蜗壳型线的意图在于减小进口断面积增大尾部断面积，使机组间距不至加大，故该厂推荐用于大型机组，并为二滩水电站采用设计前半段蜗壳，用设计后半段蜗壳的方案。
与东方电机厂类似，西北勘测设计院与清华大学在拉希瓦水电厂（装机容量620MW，米）设计蜗壳时采用减小蜗壳进口断面（即增大流速系数），在鼻端附近放大断面（用设计新型蜗壳型线）的方案，并探讨了蜗壳和固定导叶的匹配。经模型试验后推算，可减少蜗壳水头损失米，年增加发电量8000万千瓦［8］。此外清华大学、中国水科院通过室内实验及三维流动计算等方式进行了蜗壳内流态的分析，哈尔滨大电机研究所在改造现有HL001-WJ转轮时，用有限元计算探讨了固定导叶的线型与活动导叶的匹配问题，并推荐用鳄鱼型固定导叶。该方案在仅改变固定导叶头部形状情况下，可使翼型头部最大流速下降17.3%，最大局部泥沙磨损减小43.5%。与此同时，东方电机厂与刘家峡水电站采用特殊结构以消除进口水流经蝶形边后流至固定导叶的漩涡。
本文立足于机组的改造，不同于一般的蜗壳常规设计，国内研究基本上都立足于新型蜗壳的设计，一般都是提出针对多泥沙水流蜗壳的整体设计方案，很少探讨对现有机型的改造。国外在90年代以后对这类情况的研究经查阅资料未找到有价值和应用于真机的实例。
1.3 按常规设计的蜗壳运行中存在的问题［9］
随着包角的减小蜗壳伸入到座环内的部分相对增大，会出现蜗壳的圆弧不与蝶形边相切，越小此现象越为严重。当小于某一临界角度时，为了使蜗壳与蝶形边部相接，只有人为地修改这部分型线，使其变成椭圆形断面。由于传统蜗壳是按照速度矩等于常数设计，小于临界角度时，随着半径的减小会导致鼻端附近水流速度增大，由于磨蚀量正比于水流速度2.7-3.2次方，如果长期运行于多泥沙水流的工况，将会造成鼻端附近的严重磨蚀，甚至穿孔。所以应该尽量降低蜗壳鼻端的水流速度，切向速度减小则磨蚀量减小。为了适应多泥沙水流需要设计出鼻端不同于传统型线的新型蜗壳，在保证出口环量满足要求的基础上适当的加大截面积，减小水流速度，从而减小含泥沙水流对鼻端的磨蚀及其引起的水力损失。现在通用的蜗壳型线的设计方法具有以下缺陷应予改进（即使是利用的方法设计蜗壳型线也是如此）。
国外已有的室内实验和三维流动分析得出，从鼻端附近水流蜗壳的周向、径向、立面高度方面普遍存在较严重的不均匀分布，这与二次回流、水流内外摩擦阻有关，用上述计算方法无法考虑减小时蜗壳壁面的侧面收缩的不均匀性（随减小，两相邻蜗壳断面间的收缩越大）并引起沿整个蜗壳周向尤其是在蝶形边附近的另一个附加涡流，因此，蜗壳内的流态与假定条件经计算后的蜗壳流态相差较大［10］。
(2) 蜗壳鼻端与进口相邻部分的水流掺混引起的'流态紊乱［11］，蜗壳水流紊乱的最严重处是鼻端与进口衔接部分。该部分是用最后一个固定导叶作为隔板将鼻端水流域进口水流相隔。由于鼻端处的值大，并因外摩擦阻影响水流流向不完全沿固定导叶向内侧流动，而从钢管进入蜗壳的水流矢量在此尚未形成理想的对数螺线，在具有不同的压力、流速矢量的两种水流相遇后，易引起漩涡和流态混乱，波及到进口断面内一定范围的流场。
(3) 蝶形边角值对蜗壳内流态的影响［12］
确定蝶形边角值大小的因素有二：
(a) 不使蜗壳宽度B过大，尽量不增加机组宽度。
(b) 蜗壳中水流从蝶形边附近流入固定导叶区时，受及影响使进入固定导叶区的水流派生出附加紊流。
从以上分析可以得出，若将值减小，及影响小，可改善进入固定导叶的水流的流态，但及B增大；且值较小时，又引起在包角较小范围内出现用求得蜗壳断面型线内的误差。
无论是三维还是二维计算蜗壳内流场变化，为简化计算，一般假设蜗壳进口流速为均匀分布，由于水流在蜗形段中流动时受离
