混流式水輪機(jī)內(nèi)部流動特性研究.pdf

1、混流式水輪機(jī)內(nèi)部流動狀態(tài)直接影響機(jī)組能量轉(zhuǎn)換的效率，在偏離最優(yōu)工況時會產(chǎn)生脫流、空化空蝕，引起機(jī)組振動，是影響機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的主要因素。其中水力不平衡、尾水管渦帶、卡門渦列等對機(jī)組振動影響都比較大，尤其是尾水管渦帶引起的振動更嚴(yán)重。
　　 目前關(guān)于水輪機(jī)水力性能的研究方法主要有四種:理論分析、模型試驗(yàn)、真機(jī)試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析。近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷地發(fā)展和進(jìn)步，計(jì)算流體動力學(xué)CFD(Computational Fluid Dy

2、namics，簡稱CFD)也逐漸成為流體力學(xué)的一種重要研究手段。基于CFD軟件的數(shù)值模擬已成功運(yùn)用于水輪機(jī)內(nèi)部流動特性分析，這對于優(yōu)化過流部件設(shè)計(jì)和研究機(jī)組水力振動有非常重要的意義。相比其他三種研究方法，數(shù)值模擬在結(jié)果上是可信的，而且能節(jié)省大量人力、物力和財(cái)力，是目前工程上廣泛應(yīng)用的方法。
　　 本文以CFD軟件FLUENT為工具，對不同工況下混流式水輪機(jī)全流道內(nèi)部流動進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，得到各過流部件內(nèi)部的壓力場和速度場。根據(jù)流

3、場計(jì)算結(jié)果分析其內(nèi)部流動狀態(tài)和壓力、速度等參數(shù)的數(shù)值變化情況，揭示水輪機(jī)各過流部件的流動信息，為水輪機(jī)的動水壓力分布和空腔渦帶等分析提供幫助，為水輪機(jī)的各過流部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。主要研究成果有:
　　 (1)運(yùn)用FLUENT前處理器GAMBIT建立三維實(shí)體模型，確定全流道的計(jì)算域，對每個計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置計(jì)算域的流體介質(zhì)，設(shè)置邊界條件。
　　 (2)分析并選取幾個典型的工況點(diǎn)，將劃分好的網(wǎng)格模型導(dǎo)入FLUENT