Flow asymmetry genesis in symmetric inlet loop pipe-nozzle systems: A mechanism for uneven power generation in Pelton turbines

物理 喷嘴 入口 机械 不对称 机制(生物学) 循环(图论) 管道流量 流量(数学) 功率(物理) 机械工程 湍流 热力学 工程类 组合数学 量子力学 数学
作者
You Wu,Haoru Zhao,Baoshan Zhu,Ronglong Xu,Yonglin Qin,Haiku Zhang,F. S. Deng,Chuankai He,Chen Lei,Lei Tan
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:37 (8) 被引量:3
标识
DOI:10.1063/5.0283671
摘要

Pelton turbines are widely adopted in high-head hydropower systems for their structural simplicity and hydraulic robustness. Despite their geometric symmetry, operational asymmetries are frequently observed. However, the underlying flow mechanisms responsible for such pseudo-symmetric behaviors (apparent symmetry in geometry resulting in measurable asymmetry in flow behavior) remain inadequately understood. In particular, the role of upstream flow structures in influencing jet development and runner performance remains unclear. This study combines high-fidelity numerical simulations with experimental validation to investigate the origin and evolution of asymmetric turbulent flow in a symmetric Pelton turbine system. Results reveal that the flow within the curved inlet loop pipe deflects toward the convex side due to a transverse energy gradient. This deflection results in a discharge imbalance of approximately 0.74 L/s between the left and right outlets. Although the internal nozzle support structure introduces partial straightening, flow asymmetry remains evident. Near the needle tip, jet deflection angles exceed 10°, and high-intensity rotational flow regions with a peak magnitude above 500 s−1 emerge. These asymmetric features in the upstream flow ultimately cause runner-side power and radial force deviations of up to 62.7 W and 7.2 N, respectively. These findings elucidate the multi-stage transmission and amplification of flow asymmetry in Pelton turbines and highlight the critical role of upstream flow conditioning—such as flow control devices or design modifications—in improving hydraulic stability and performance.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
丘比特应助玩家X采纳,获得10
2秒前
3秒前
梅花K完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.3应助czyimba采纳,获得10
5秒前
8秒前
糖豆豆发布了新的文献求助10
8秒前
wanci应助淡淡的汉堡采纳,获得10
9秒前
尹梦成完成签到,获得积分10
9秒前
香蕉觅云应助无妄秋采纳,获得10
10秒前
123456789完成签到,获得积分10
12秒前
星星点灯完成签到,获得积分10
15秒前
HELI完成签到,获得积分10
15秒前
气球好饿完成签到,获得积分10
21秒前
molihuakai应助忧伤的丁丁采纳,获得10
21秒前
22秒前
23秒前
Chow完成签到,获得积分10
25秒前
DZ发布了新的文献求助10
25秒前
26秒前
26秒前
HJJHJH发布了新的文献求助10
26秒前
wenhao完成签到,获得积分20
26秒前
28秒前
28秒前
wenhao发布了新的文献求助10
29秒前
无妄秋发布了新的文献求助10
29秒前
30秒前
bi发布了新的文献求助10
31秒前
万安安发布了新的文献求助10
32秒前
33秒前
wxr发布了新的文献求助10
33秒前
穷光蛋发布了新的文献求助30
34秒前
34秒前
songrui643完成签到 ,获得积分10
35秒前
35秒前
李爱国应助lzoney采纳,获得10
36秒前
糖豆豆发布了新的文献求助20
37秒前
无限飞丹发布了新的文献求助10
38秒前
丰富寒梅发布了新的文献求助10
38秒前
40秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
适配Micro-LED色转换的高兼容性量子点负性光刻胶制备与工艺研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7315741
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8931747
关于积分的说明 18933297
捐赠科研通 6975810
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3213941
关于科研通互助平台的介绍 2381894
邀请新用户注册赠送积分活动 2192559