混流式水輪機(jī)過渡過程中的瞬態(tài)流動(dòng)數(shù)值模擬.pdf

1、在水電站過渡過程中,工況的轉(zhuǎn)換常常會(huì)引起引水系統(tǒng)內(nèi)的水錘、水力機(jī)組強(qiáng)烈的振動(dòng)、不穩(wěn)定的壓力脈動(dòng)和噪聲等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響電廠的安全運(yùn)行。因此,對(duì)過渡過程中的不穩(wěn)定流動(dòng)分析是目前研究的熱點(diǎn)問題。本文應(yīng)用商業(yè)CFD軟件FLUENT14.0,采用基于有限體積法的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù),對(duì)簡(jiǎn)單管道內(nèi)閥門的關(guān)閉過程和混流式水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉在大波動(dòng)過渡過程中的瞬態(tài)流動(dòng)進(jìn)行了CFD數(shù)值模擬。主要工作內(nèi)容包括以下幾方面:
　　首先,對(duì)末端裝有閥門的管道進(jìn)行了閥門關(guān)

2、閉的數(shù)值模擬,計(jì)算得到了管道閥門處的最大水擊壓強(qiáng),并與常規(guī)的數(shù)值解法進(jìn)行了比較,表明采用CFD數(shù)值模擬計(jì)算出的最大水擊壓強(qiáng)可以滿足工程實(shí)際的要求。研究了在不同閥門關(guān)閉時(shí)間下管道內(nèi)部的壓力變化和閥門受力情況,計(jì)算結(jié)果表明:延長(zhǎng)閥門關(guān)閉時(shí)間可以降低最大水擊壓強(qiáng)和閥門受力值。
　　其次,對(duì)某混流式水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉連續(xù)關(guān)閉的大波動(dòng)過渡過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,捕捉到了活動(dòng)導(dǎo)葉單流道內(nèi)流場(chǎng)隨導(dǎo)葉開度變化的動(dòng)態(tài)過程,發(fā)現(xiàn)了流道內(nèi)的水流流速和壓力值都隨

3、著導(dǎo)葉開度的減下而增大。還對(duì)導(dǎo)葉不同關(guān)閉方式下的流場(chǎng)進(jìn)行了分析對(duì)比,結(jié)果表明:在不同關(guān)閉方式下所體現(xiàn)的非定常特性是不同的,相比于直線關(guān)閉,采用兩段關(guān)閉方式在改善過渡過程動(dòng)態(tài)品質(zhì)方面更有優(yōu)勢(shì)。
　　最后,對(duì)大波動(dòng)過渡過程中,活動(dòng)導(dǎo)葉及轉(zhuǎn)輪組成的單周期流道進(jìn)行了瞬態(tài)數(shù)值模擬。分析了過渡過程中轉(zhuǎn)輪進(jìn)口流態(tài)的變化,重點(diǎn)研究了導(dǎo)葉關(guān)閉過程中轉(zhuǎn)輪內(nèi)部的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的變化過程,并和定常計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明:過渡過程工況與穩(wěn)定工況是不同