混流式水輪機內(nèi)部固液兩相流數(shù)值模擬及磨損預(yù)估.pdf

1、水輪機為水力發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件，在水力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用。我國水力資源豐富，河流眾多，但河流中含沙量高，含沙水流會對水輪機的運行造成嚴重的破壞。因此非常有必要研究分析水輪機在沙水介質(zhì)流動下的紊流流動特性，并在其基礎(chǔ)上預(yù)估水輪機內(nèi)部各個流動部件的磨損情況，從而為實際工程設(shè)計運行提供一定的參考。
　　本文主要對某電站混流式水輪機水輪機進行了全流道內(nèi)部流動三維計算模擬，計算模型為原型水輪機。主要計算了該水輪機在不同流量、不

2、同沙粒直徑及不同沙粒濃度情況下的流動特性，可知該水輪機在設(shè)計工況下流動情況最好，在沙粒直徑及沙粒濃度較大時，泥沙濃度最大。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合經(jīng)驗公式，運用CFX中CEL功能對水輪機轉(zhuǎn)輪進行了磨損可視化分析，初步預(yù)估了轉(zhuǎn)輪部件的平均磨損量。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.根據(jù)該混流式水輪機的二維設(shè)計圖，運用CATIA三維建模軟件建立蝸殼、導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪及尾水管的水體模型。
　　2.采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分方法，運用ANSYS ICEM劃分

3、各個部件的網(wǎng)格，并設(shè)置邊界類型。
　　3.利用CFX前處理對該水輪機各個部件進行設(shè)定邊界、選擇參數(shù)、求解控制一系列操作，運用CFX求解器對該水輪機在不同進口流量、不同沙粒直徑、不同沙粒濃度運行情況下進行三維紊流計算。
　　4.利用CFD POST對計算結(jié)果進行后處理，得到不同運行情況下各個過流部件的泥沙體積濃度分布及壓力分布。同時結(jié)合經(jīng)驗公式，運用CFX CEL自定義函數(shù)對水輪機轉(zhuǎn)輪部件進行磨損可視化分析。
　　5.對