混流式水輪機(jī)流道設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪流道的設(shè)計(jì)是水輪機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，流道的幾何參數(shù)在很大程度上決定著水輪機(jī)的過(guò)流能力，也直接影響水輪機(jī)的能量特性、氣蝕性能和運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，開(kāi)展混流式水輪機(jī)流道的設(shè)計(jì)方法研究對(duì)于提高混流式水輪機(jī)的整體運(yùn)行性能具有重要的理論及工程實(shí)際意義。本文將水輪機(jī)的水力設(shè)計(jì)與CFD分析技術(shù)相結(jié)合，分別采用傳統(tǒng)方法和能量法對(duì)混流式水輪機(jī)的流道進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析不同流道設(shè)計(jì)方法對(duì)混流式水輪機(jī)性能的影響。
　　首先，采用數(shù)值研究的方法對(duì)不同比轉(zhuǎn)速的

2、混流式水輪機(jī)流道性能進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)比分析可知：轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力促使水流向下環(huán)處聚集，比轉(zhuǎn)速越高。這種趨勢(shì)越明顯，因此在高比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)流道內(nèi)的流線分布主要集中在靠下環(huán)處，Cm分布不均勻，而低比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)與之相反；受流道轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的離心力的影響使靠近下環(huán)處的水流流速增大、壓力減小，尤其對(duì)于高比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)，較大的下環(huán)曲率對(duì)水流產(chǎn)生的離心力較大，水流在此處形成很明顯的低壓區(qū)，并容易發(fā)生空化。
　　其次，針對(duì)混流式水輪機(jī)，通過(guò)Bezie

3、r曲線參數(shù)化技術(shù)對(duì)流道型線進(jìn)行參數(shù)化，分別采用傳統(tǒng)方法和能量法進(jìn)行流道設(shè)計(jì)，并建立流道自動(dòng)設(shè)計(jì)程序。通過(guò)將基本參數(shù)計(jì)算模塊、參數(shù)化模塊、網(wǎng)格劃分模塊以及數(shù)值計(jì)算模塊進(jìn)行集成，達(dá)到流道設(shè)計(jì)與性能評(píng)估自動(dòng)完成的目的。其中傳統(tǒng)方法是通過(guò)改變不同的控制參數(shù)得到滿(mǎn)足光滑收縮性的軸面流道；能量法以水輪機(jī)空化系數(shù)和轉(zhuǎn)輪出口水流角為目標(biāo)參數(shù)，并結(jié)合相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)曲線來(lái)確定流道的關(guān)鍵幾何尺寸，然后采用Bezier曲線控制系數(shù)得到軸面流道。
　　最后，基