軸流式水輪機內部流場計算與分析.pdf

1、水力機組的振動是水電站運行中常見的異?，F(xiàn)象，機組振動大體上可分為水力振動、機械振動和電磁振動，其中水力振動主要由水輪機引起。
　　水力振動多數(shù)是由水輪機過流部件內的水力不平衡和水流不穩(wěn)定而引起的。軸流式水輪機因應用水頭低而采用混凝土蝸殼，蝸殼與引水道連接處容易產生水流不穩(wěn)定的狀況。此外，有些電站由于受到地質和地形條件的限制，引水道在蝸殼進口處采用較大的轉彎角度，這更可能引起水輪機內水流的不穩(wěn)定，引起水力不平衡現(xiàn)象的發(fā)生，因此對軸流

2、式水輪機內部流場的研究是非常必要和有意義的。
　　近年來計算流體力學CFD(Computational Fluid Dynamics)的迅速發(fā)展促使處于湍流狀態(tài)的水輪機內部流動的特性可用連續(xù)性方程和Navier-Stokes方程來描述。通過建立過流部件的三維湍流數(shù)學模型，聯(lián)立求解連續(xù)性方程和Navier-Stokes方程，可得計算域內各處的流動速度和壓力分布等各種信息。這種數(shù)值模擬的方法可以用于分析水輪機內的水力不平衡以及水流不穩(wěn)

3、定產生的原因，對于優(yōu)化過流部件的設計和減弱甚至消除水力振動具有非常重要的意義。
　　本文以計算流體動力學軟件Fluent為工具，對一具有特殊進口條件的軸流式水輪機過流部件建立幾何模型，采用SIMPLEC算法與RNG k-ε紊流模型對水輪機內部流場進行數(shù)值模擬，得到各過流部件內部的速度場和壓力場，并以此為依據(jù)分析特殊進口條件對流場產生的影響以及各過流部件設計中所存在的問題，為問題的解決與過流部件的優(yōu)化提出一個有力的依據(jù)。研究成果如下

4、：
　　(1)運用Fluent前處理器Gambit軟件，建立了某一具有特殊引水道的軸流式水輪機過流部件的網格模型。
　　(2)建立水輪機過流部件的數(shù)值計算模型，應用CFD技術將劃分好網格的模型導入Fluent軟件進行數(shù)值模擬。
　　(3)在額定水頭時的額定流量、大流量、小流量工況下，對軸流式水輪機各過流部件內部的速度場和壓力場進行數(shù)值計算與理論分析，給出全流道內流場的整體評價，并預測引起問題存在的可能性因素，為問題的解