水泵水輪機內(nèi)部流場分析及尾水管渦帶研究.pdf

1、隨著水電開發(fā)的不斷發(fā)展，對水輪機技術(shù)的研究一直在不斷更新，從過去傳統(tǒng)的技術(shù)手段到現(xiàn)在利用計算機軟件完成從設(shè)計、模擬、優(yōu)化整個過程，大大提高了計算精度和效率。但是，在取得收益的同時，我們也發(fā)現(xiàn)存在一些困擾水泵水輪機穩(wěn)定運行的技術(shù)難題，國內(nèi)外不少電站因為一些尚未解決的技術(shù)問題而導致機組出現(xiàn)異常甚至過流部件的損壞。另外，由于水泵水輪機機組容量和尺寸的逐步增大，比轉(zhuǎn)速不斷提高，人們開始日益重視水泵水輪機的運行穩(wěn)定性，這使得進行水泵水輪機內(nèi)部流動

2、的數(shù)值模擬解析變得非常重要。總之，進行水泵水輪機各個部件定常和非定常下的流動分析對于水泵水輪機的運行穩(wěn)定性和內(nèi)部流動預(yù)測、提高整個水電站的穩(wěn)定運行和發(fā)電效率都有重要意義。本文主要所做的工作和分析結(jié)果如下：
　　1.本文是對通常所見的混流式水輪機做了一定的變動，將混流式葉輪變?yōu)殡x心式葉輪。利用三維造型軟件 UG建立了水泵水輪機的全流道幾何模型，通過CAD軟件繪出模型二維圖，其次將各個木模截面轉(zhuǎn)化成.dat的格式導入UG中，利用三次樣

3、條曲面法對水泵水輪機各部件進行造型。在造型的過程中各部件出現(xiàn)的一些比較復雜的部位，如蝸殼隔舌部位采用了在對稱兩邊通過三點建立一個平面來進行造型，使其光滑封閉。然后采用ICEM網(wǎng)格劃分軟件對模型進行非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。最后采用CFX軟件進行數(shù)值計算，具體分析了水泵水輪機葉輪、蝸殼、尾水管等部件在五種不同工況下的壓力分布、速度矢量分布和渦量分布，以及尾水管流線分布。通過對處理結(jié)果進行分析，對水泵水輪機過流部件的內(nèi)部流動參數(shù)有了進一步的認識，這將

4、對水泵水輪機性能預(yù)測提供一定的參考價值。
　　2.本文是在基于三維時均 N-S方程和采用標準k??模型對不同工況下的內(nèi)部流動進行定常流動計算，獲得了各工況下各過流部件內(nèi)的流動細節(jié)，并預(yù)測了水泵水輪機內(nèi)部的其他流動性能。通過定常計算結(jié)果，以其作為初始條件采用RNG k??模型和迎風離散格式進行非定常的湍流數(shù)值模擬，得到了小流量、大流量工況下尾水管渦帶分布，并且在此基礎(chǔ)上預(yù)測了三種工況下各監(jiān)測點壓力脈動的變化特征。本文將對水泵水輪機全