混流式水輪機過渡過程中的瞬態(tài)流動數值模擬.pdf

1、在水電站過渡過程中,工況的轉換常常會引起引水系統(tǒng)內的水錘、水力機組強烈的振動、不穩(wěn)定的壓力脈動和噪聲等現象,嚴重影響電廠的安全運行。因此,對過渡過程中的不穩(wěn)定流動分析是目前研究的熱點問題。本文應用商業(yè)CFD軟件FLUENT14.0,采用基于有限體積法的動網格技術,對簡單管道內閥門的關閉過程和混流式水輪機活動導葉在大波動過渡過程中的瞬態(tài)流動進行了CFD數值模擬。主要工作內容包括以下幾方面:
　　首先,對末端裝有閥門的管道進行了閥門關

2、閉的數值模擬,計算得到了管道閥門處的最大水擊壓強,并與常規(guī)的數值解法進行了比較,表明采用CFD數值模擬計算出的最大水擊壓強可以滿足工程實際的要求。研究了在不同閥門關閉時間下管道內部的壓力變化和閥門受力情況,計算結果表明:延長閥門關閉時間可以降低最大水擊壓強和閥門受力值。
　　其次,對某混流式水輪機活動導葉連續(xù)關閉的大波動過渡過程進行了數值模擬,捕捉到了活動導葉單流道內流場隨導葉開度變化的動態(tài)過程,發(fā)現了流道內的水流流速和壓力值都隨

3、著導葉開度的減下而增大。還對導葉不同關閉方式下的流場進行了分析對比,結果表明:在不同關閉方式下所體現的非定常特性是不同的,相比于直線關閉,采用兩段關閉方式在改善過渡過程動態(tài)品質方面更有優(yōu)勢。
　　最后,對大波動過渡過程中,活動導葉及轉輪組成的單周期流道進行了瞬態(tài)數值模擬。分析了過渡過程中轉輪進口流態(tài)的變化,重點研究了導葉關閉過程中轉輪內部的速度場和壓力場的變化過程,并和定常計算結果進行了對比,結果表明:過渡過程工況與穩(wěn)定工況是不同