貫流式水輪機(jī)多相流數(shù)值模擬與整機(jī)振動特性分析.pdf

1、貫流式水輪機(jī)在水電的開發(fā)和利用上的運(yùn)用得越來越廣泛，并向著大容量、高比轉(zhuǎn)速、高效率的方向發(fā)展，但水輪機(jī)在振動和穩(wěn)定性上出現(xiàn)的問題也越來越多，另外水輪機(jī)過流部件的沙粒磨損對水電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)也有十分不利的影響。因此，水輪機(jī)穩(wěn)定性問題和磨損問題已成為機(jī)組設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行維護(hù)方面的重大研究課題。針對貫流式水輪機(jī)，應(yīng)用FLUENT和ANSYS Mechanical分析軟件，采用被動型和主動型動網(wǎng)格模型、混合模型等對水輪機(jī)過渡過程、磨損情況、振動特

2、性以及整機(jī)瞬態(tài)動力學(xué)問題進(jìn)行了深入的研究，旨在了解水輪機(jī)振動和磨損特性，從而為水輪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理控制及預(yù)測和減輕過流部件磨損問題提供理論指導(dǎo)。
　　通過對水輪機(jī)啟動過程和飛逸過程兩個過渡過程流場的研究，得到了轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速隨時間的變化規(guī)律，以及活動導(dǎo)葉開度角和轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)角對轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速和壓強(qiáng)的影響;研究了飛逸過程整機(jī)壓強(qiáng)和流線的變化，提出了防止水輪機(jī)飛逸的有效措施。
　　通過對水輪機(jī)內(nèi)部流場的固、液兩相流的研究，得到了額定工況下水輪機(jī)

3、各部件表面固相的體積分?jǐn)?shù)分布規(guī)律，找出了水輪機(jī)容易發(fā)生磨損的部位，并研究了入口泥沙濃度和泥沙顆粒直徑與磨損情況之間的關(guān)系，提出了預(yù)防磨損的措施。
　　針對水輪機(jī)的振動特性進(jìn)行了研究。首先，研究了水輪機(jī)的靜態(tài)模態(tài)和預(yù)應(yīng)力模態(tài)，得出了兩種模態(tài)下的固有頻率，并進(jìn)行了共振校核，為水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工作提供重要依據(jù)。其次，研究了水輪機(jī)在已知各階頻率的簡諧載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，得到了共振響應(yīng)頻率，預(yù)測了結(jié)構(gòu)的持續(xù)動力特性。最后，研究了水輪機(jī)在已知地