文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
混流式水轮机内部流场三维紊流数值计算与性能分析
姓名:丁思云
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:齐学义
20070510
摘要指标——效率、空化性能和稳定性提出了更高的要求。从国内外在高性能水轮随着叶片式水力机械的不断发展,工程上对混流式水轮机的三大综合性能机设计上所取得的成就来看,采用水力机械内部流场的导扑慵际趵椿得准确详细的过流部件内部的综合特性,为研究水轮机水力性能及稳定性提供理论基础,是成功设计高性能水轮机的重要保证,也是对现有的水轮机进行优化改型的有效手段。针对传统方法设计水轮机叶片时,获得的轴面截线和截线交点疏密不均、个数不等、不利于叶片木模的计算和绘形的缺点,文中利用叶片叶型骨线数值生成叶片木模图,使新的木模图能够更好的体现设计要求和符合实际转轮叶片的形状,并能满足进一步的水力和机械分析以及数控机床制作模型叶片的需要,对水轮机的整体设计具有参考价值。在该方法的基础上设计出了低比转速型水轮机。为研究水轮机水力性能及稳定性,文中针对设计的低比转速型水轮机进行了全流道三维紊流数值模拟计算。通过对水轮机典型工况点的详细计算分析,可以看出:各过流部件的设计符合设计要求;同时在最优工况下,尾水管没有明显的偏心涡带,在大流量工况下,尾水管直锥段内有与旋转方向相反的涡带;在小流量工况下,尾水管直锥段内有与旋转方向相同的涡带。对各过流部件水力性能分析,可以得出:引水部件的水力损失随导叶开度的减小而减小;最优工况点转轮水力损失最小,同时空化系数的计算值随着导叶开度的增加而增大;尾水管内的水力损失,在大流量工况,损失主要在肘管部位,在小流量工况,损失主要发生在直锥段部位。文中结合经验公式,利用中的δ埽ü嘀瞥绦颍迪至泥沙对水轮机过流部件的磨损强度分析。通过最优工况的固液两相流计算,上冠和工作面进口边处磨蚀较为严重,而转轮内固相速度最高的区域是工作面靠近进口的地方,固相浓度最高的地方是工作面靠近出口边和下环的地方。另外计算结果表明靠近叶片的区域泥沙浓度的变化梯度大。关键词:混流式水轮机,性能预估,数值模拟,非结构网格,狥湍流模型,自定义函数
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日期:砰芗月弓作者签名:鳌⒅日期:陬琂鹿日日期:≯司年歹月多兰州理工大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书本人郑重声明: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本学位论文属于的研究成果。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,同意学校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。⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C躣。朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉皏”
第滦髀课题的提出水电是可再生的清洁能源,同时是保障中国世纪能源安全的重要支撑之一。在中国的电力结构中,水力发电最终将提高到整个电力的%以上的比例。由水电国际研讨会获悉,开发度约为.%,大陆水力资源经济可开发装机容量趉邮澜缡孜唬泄缱茏盎萘恳殉晌J澜缟纤缱盎规模最大的国家。根据国家发展和改革委员会组织起草并初步完成的《可再生能源中长期发展规划》,到年,水电总装机容量将达到趉7⒊潭却锏プ笥摇这充分说明我国积极、大力开发水电的能源政策,也说明水电建设任重道远。水力机组是水电站的核心设备,是整个水电枢纽工程最终经济效益的归宿。对于混流式水轮机而言,其性能参数、机械结构和运行上的改善都将产生很大的经济效益和社会效益。因此,对于水轮机设计的目标,主要是追求机组性能更高、经济性更好并且机组运行更加稳定、安全。在水轮机设计过程中,由于水轮机主要的能量转换是在转轮中完成的,转轮的设计的好坏直接关系到整个机组能否满足工作要求。只有深入了解转轮这一核心部件内部的流动情况,即流速和压强分布,才能够指导和优化水轮机的。但是,转轮不是一个孤立的部件,水轮机转轮的性能与蜗壳、导水机构和尾水管有密切的关系。所以本文对水轮机的全流道,即从蜗壳进口至尾水管的出口,包括蜗壳、导叶、转轮和尾水管的全部流道进行了三维模拟,以此预测水轮机的能量特性、空化特性和水力稳定性等。水轮机运行中出现的问题多数由水力因素造成,对其进行深入研究,可以消除或减轻问题的危害,提高水轮机运行的稳定性,,不同方向上有不同的压力梯度,同时还有转轮