混流式轉(zhuǎn)輪葉片流固耦合數(shù)值分析.pdf

1、混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片與粘性流體相互作用時(shí)激發(fā)葉片振動(dòng)的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致葉片局部應(yīng)力集中、強(qiáng)度過大，造成葉片的疲勞斷裂、動(dòng)力失穩(wěn)等事件。國(guó)內(nèi)外水電站的一些水輪機(jī)出現(xiàn)了強(qiáng)振動(dòng)和轉(zhuǎn)輪葉片裂紋現(xiàn)象，甚至機(jī)組的結(jié)構(gòu)破壞，降低了使用壽命，并嚴(yán)重影響到機(jī)組的安全運(yùn)行。
　　 針對(duì)目前水電站混流式轉(zhuǎn)輪葉片流固耦合研究分析的現(xiàn)狀，本文采用Unigraphics建模軟件及雙三次B樣條曲面法，實(shí)現(xiàn)了葉片曲面擬合，解決了葉片木模圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題，建立了導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)

2、輪實(shí)體模型；前處理以連續(xù)方程、動(dòng)量方程、Reynolds應(yīng)力方程和RANG湍流κ-ε模型為控制方程，在有限元框架內(nèi)，建立了水輪機(jī)導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪水體模塊和轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)模塊；使用ALE技術(shù)描述了流道內(nèi)的動(dòng)靜干擾過程，在流體和固體的交界面上實(shí)現(xiàn)流體與固體之間的能量交換；通過ADINA流固耦合分析軟件實(shí)現(xiàn)了有限元格式對(duì)流體和結(jié)構(gòu)方程的離散，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)輪葉片的流固耦合數(shù)值分析；計(jì)算結(jié)果分析得出了轉(zhuǎn)輪在空氣中和水中的振動(dòng)頻率及振型、粘性流體特性對(duì)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)