混流式水輪機轉(zhuǎn)輪的空化流數(shù)值模擬及分析.pdf

1、水輪機的空化現(xiàn)象是影響水電站安全運行的重要因素之一。而轉(zhuǎn)輪中的翼型空化是葉片式水力機械的主要空化型式。因此，對轉(zhuǎn)輪內(nèi)的空化預(yù)測就顯得尤為重要。一直以來，國內(nèi)外大都是通過試驗的方法對空化現(xiàn)象進(jìn)行觀察和預(yù)測，但該方法成本高、周期長。隨著CFD技術(shù)的發(fā)展使得人們可以通過數(shù)值模擬方法預(yù)測各過流部件(尤其是轉(zhuǎn)輪)的空化性能。 本文以基于氣液兩相流思想的均質(zhì)平衡模型作為轉(zhuǎn)輪空化流動模擬的數(shù)學(xué)模型，采用Realizablek-ε湍流模型，通過

2、SIMPLEC方法，利用有限體法離散不可壓N-S方程。 本文首先比較分析了單相流和兩相流兩種計算模型對水輪機外特性的影響，得出在不發(fā)生空化的情況下，兩種計算對水輪機外特性影響不大，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步嘗試了通過數(shù)值模擬來確定臨界空化系數(shù)的方法。然后分析了隨著空化系數(shù)的降低兩種類型轉(zhuǎn)輪空化性能的變化情況。最后比較分析了葉片傾角和葉片包角及流量對轉(zhuǎn)輪空化性能的影響，得出負(fù)的葉片傾角和較大的包角有助于提高葉片背面低壓區(qū)的壓力，從而改善轉(zhuǎn)