文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
混流式水轮机全流道内部流动特性数值分析
姓名:余燕
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:李仁年
20100418
摘要混流式水轮机适用水头范围广,结构简单,运行可靠,应用最为广泛。水轮机转轮是水轮机的一个核心部件,水轮机转轮内的流动状态好坏直接影响整个机器的能量空蚀特性和机组的稳定性,因此转轮的设计尤其重要。借助捣治龅姆椒ǘ宰B帜流动状态及其在不同工况下的运行性能进行分析,是转轮优化设计的一个重要手段,目前国内外大型水电机组开发都是借助这一手段来进行新转轮的开发和优化的。本文对某水电站的原型混流式水轮机建立的水轮机全流道几何模型。借助三维建模软件,针对混流式水轮机转轮实体建模中待解决的叶片木模图数据转换问题,采用在薪型窕侄ǖ愕姆椒ǎǜ鞲瞿灸=孛娴氖菀裕甦格式导入到软件中,在中采用三次样条睫面法对水轮机叶片进行再造,为水轮机的流动性能分析做准备。并将建好的水轮机转轮模型导入软件中,采用非结构化混合四面体网格对过流部件进行网格划分。使用软件,对混流式水轮机转轮内部稳定场进行了数值模拟。具体分析了转轮叶片在不同运行工况下的很多外部特性,如过流量、效率等能量特性;还从叶片正背面的压力分布预见了转轮的空化性能等,为转轮性能预测提供了更多、更重要的参考价值。另外,随着水轮机效率的提高,水力机组运行的稳定性和振动问题越来越引起人们的重视。而且水轮机内部过流部件的流体流动实际是非常复杂的三维非稳定粘性流体运动,所以仅仅从水轮机内部稳定流场计算还不足以预测水力机组的稳定性问题,因此对水轮机内部非稳定流场的模拟计算成为必要。转轮和导叶、转轮和尾水管间的流动互扰等因素都会引起过流通道的不稳定流,从而影响机组稳定性。本文水轮机内部非稳定流场的研究是建立在稳定流场收敛后再进行的分析,研究了混流式水轮机内部非稳定流场中各种涡旋的产生机理和本身特征,从而找到减轻涡旋所造成的不利影响的有效办法。关键词:混流式水轮机:定常;非定常;内部流动;硕十学付论文
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作者签名:畚热作者签名:畚燕日期≯谀兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明籩日期:#D辍卧拢谌学位论文版权使用授权书原创性声明拢痮日本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。导师签名:日期:≯
第一章前言弟一早刚苗皇■罾皇■鼍皇曼鼍皇■尽鰘—鼍■量—鼍喜—冒—鼍量囊璺鼍量鼍曼—曼舅甀课题研究背景和意义自然界有多种能源被开发利用,目前已被利用的能源中主要有热能、水能、风能和核能。其中水能是~种最经济的能源,水能的开发利用已受到社会的广泛关注,对水能最重要的开发形式就是兴建各种各样的水电站。水轮机作为将水能转换成旋转机械能的~种水力原动机,是水电站中最重要的组成部分。水轮机是将水流的能量转换为旋转机械能的水力原动机,主要应用于水电站驱动水轮发电机产生电能,是水电站的关键动力设备。根据转轮转换水流能量方式的不同,水轮机分为反击式和冲击式两大类。反击式水轮机按转轮区域内水流运动的方向分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。本课题研究的是混流式水轮机,其适用水头一般为,适用水头范围广,结构简单,运行可靠,是当今世界水电站应用最为广泛的水轮机【俊我国水力资源丰富,水电开发前景广阔。水力发电机组的运行性能好坏,直接影响到水电站乃至电力系统运行的技术经济水平。因此提高水力发电机组的效率对国家的能源战略具有重大而深远的意义。水轮机作为水电站的关键动力设备,其转轮是水轮机将水能转变成机械能的核心部件,转轮直接决定水轮机的过流能力、水力效率,容积效率、空蚀性能及工况稳定性等工作性能,对发电机组的整体性能起着决定性的影响。水轮机技术的研究一直伴随着水电的开发在不断发展。但是,目前国内许多中小型水力发电机组,由于诸多的