混流式水輪機(jī)全流道內(nèi)部流動(dòng)特性數(shù)值分析.pdf

1、混流式水輪機(jī)適用水頭范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，應(yīng)用最為廣泛。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)的一個(gè)核心部件，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)好壞直接影響整個(gè)機(jī)器的能量空蝕特性和機(jī)組的穩(wěn)定性，因此轉(zhuǎn)輪的設(shè)計(jì)尤其重要。借助CFD數(shù)值分析的方法對轉(zhuǎn)輪內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)及其在不同工況下的運(yùn)行性能進(jìn)行分析，是轉(zhuǎn)輪優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)重要手段，目前國內(nèi)外大型水電機(jī)組開發(fā)都是借助這一手段來進(jìn)行新轉(zhuǎn)輪的開發(fā)和優(yōu)化的。
　　 本文對某水電站的原型混流式水輪機(jī)建立的水輪機(jī)全流道幾何模

2、型。借助三維建模軟件UGNX，針對混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪實(shí)體建模中待解決的葉片木模圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題，采用在CAD中進(jìn)行網(wǎng)格劃分定點(diǎn)的方法，將各個(gè)木模截面的數(shù)據(jù)以.dat格式導(dǎo)入到UGNX軟件中，在UGNX中采用三次樣條曲面法對水輪機(jī)葉片進(jìn)行再造，為水輪機(jī)的流動(dòng)性能分析做準(zhǔn)備。并將UGNX建好的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪模型導(dǎo)入gambit軟件中，采用非結(jié)構(gòu)化混合四面體網(wǎng)格對過流部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。使用FLUENT軟件，對A696混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部穩(wěn)定場進(jìn)行了數(shù)

3、值模擬。具體分析了轉(zhuǎn)輪葉片在不同運(yùn)行工況下的很多外部特性，如過流量、效率等能量特性；還從葉片正背面的壓力分布預(yù)見了轉(zhuǎn)輪的空化性能等，為轉(zhuǎn)輪性能預(yù)測提供了更多、更重要的參考價(jià)值。另外，隨著水輪機(jī)效率的提高，水力機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和振動(dòng)問題越來越引起人們的重視。而且水輪機(jī)內(nèi)部過流部件的流體流動(dòng)實(shí)際是非常復(fù)雜的三維非穩(wěn)定粘性流體運(yùn)動(dòng)，所以僅僅從水輪機(jī)內(nèi)部穩(wěn)定流場計(jì)算還不足以預(yù)測水力機(jī)組的穩(wěn)定性問題，因此對水輪機(jī)內(nèi)部非穩(wěn)定流場的模擬計(jì)算成為必要。