基于混流式水輪機(jī)蝸殼改造的型線優(yōu)化及其數(shù)值模擬.pdf

1、在流體機(jī)械特性研究中，計算機(jī)輔助設(shè)計工具變得越來越重要。特別是計算機(jī)輔助生成的流體動力學(xué)的計算結(jié)果(CFD)越來越多地被流體機(jī)械研究者所使用。一方面使用CFD來研究流體機(jī)械內(nèi)部流場可以節(jié)省寶貴的實驗資源；另一方面它可以顯示不能從試驗中測量到的很多流動特性的細(xì)節(jié)。所以，CFD有著非常重要的理論和經(jīng)濟(jì)意義。 本論文所做的工作主要有：從蝸殼的改造而不是整體更換蝸殼的設(shè)想出發(fā)，希望能在改造過程中改變蝸殼磨蝕較為嚴(yán)重的鼻端部分的型線使鼻端

2、的水流速度比原來設(shè)計的速度有所降低，從而達(dá)到減小摩擦損失和磨蝕，提高蝸殼性能和壽命的目的。具體方法是將原來磨損嚴(yán)重的尾段割掉后，將重新設(shè)計平均流速的尾段作為改型后的尾段安裝上去，由于放大了尾段截面積，從而達(dá)到了減小尾段平均流速，減小泥沙磨損的目的。通過對改型前后兩種蝸殼進(jìn)行幾何建模，采取完全相同的網(wǎng)格劃分方法和FLUENT計算參數(shù)設(shè)置，通過計算得到兩種蝸殼在相同工況下流態(tài)的差異。 本論文主要的研究成果如下：改型后的蝸殼較改型前有

3、更優(yōu)異的水力性能，降低蝸殼尾段流速，減小泥沙磨損，為大型混流式水輪機(jī)蝸殼的型線優(yōu)化設(shè)計提供了有益的參考.得出結(jié)論如下： (1)蝸殼內(nèi)部流態(tài)復(fù)雜，改造前后蝸殼全段均不嚴(yán)格符合Vu·r=K，改型后包角ψ＜145°段Vu·r較改型前?。?(2)改型后的Vu在改型段的最大平均值比改型前有明顯的減小，通過計算得出改型后蝸殼壽命約為原蝸殼壽命的1.2倍； (3)改型后蝸殼出口液流角在改型段ψ＜85°以后比改型前有明顯增加，在