水輪機(jī)筒閥動(dòng)水關(guān)閉過程的三維非定常數(shù)值模擬.pdf

1、本文主要圍繞水輪機(jī)筒閥動(dòng)水關(guān)閉過程，以掌握筒閥水力特性、預(yù)測(cè)水輪機(jī)工作狀態(tài)、研究更為合理的筒閥運(yùn)動(dòng)方式等為目的，重點(diǎn)對(duì)筒閥動(dòng)水關(guān)閉過程運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的方法進(jìn)行了全流道三維非定常的流動(dòng)數(shù)值模擬，研究兩種關(guān)閉方式的水力特性，以及筒閥下邊緣形狀對(duì)流場(chǎng)影響等內(nèi)容。論文的主要研究內(nèi)容與成果如下：
　　 (1)結(jié)合南沙水電站筒閥動(dòng)水關(guān)閉過程，本文選用計(jì)算流體力學(xué)方法中的重組化群k-ε(RNG k-ε)湍流雙方程模型，多相流模型中

2、的Mixture模型，采用SIMPLEC算法來求解不可壓縮運(yùn)動(dòng)方程，并使用動(dòng)網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格技術(shù)，充分考慮筒閥與鄰近部件相互影響的基礎(chǔ)上，以水輪機(jī)全流道為研究對(duì)象，對(duì)水輪機(jī)筒閥兩種不同的動(dòng)水關(guān)閉過程進(jìn)行了三維非定常的數(shù)值模擬，較真實(shí)的模擬了緊急動(dòng)水關(guān)閉時(shí)筒閥及其周邊引流部件的流場(chǎng)、壓力分布等水力特性。
　　 (2)以目前水電站常用的水輪機(jī)筒閥60秒動(dòng)水關(guān)閉方式和一種優(yōu)化的兩段式26秒動(dòng)水關(guān)閉過程為研究模型，進(jìn)行數(shù)值模擬，并得到兩種

3、關(guān)閉方式筒閥不同開度處的筒閥內(nèi)、外表面與底面的壓力分布云圖，和筒閥閥體周邊壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)等流場(chǎng)的流態(tài)分布狀況，以及在筒閥關(guān)閉過程中閥體的受力狀況，筒閥附近包括蝸殼、轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)葉等在內(nèi)的過流部件的流場(chǎng)特征等，并通過對(duì)比分析兩種動(dòng)水關(guān)閉方式中水力特性結(jié)果的異同，為研究更為合理的筒閥運(yùn)動(dòng)方式給出相應(yīng)的理論指導(dǎo)意義，同時(shí)也為水輪機(jī)的水力設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供重要參考依據(jù)。
　　 (3)運(yùn)用CFD方法對(duì)弧形下邊緣形狀的筒閥模型進(jìn)行仿真模擬，得到了該