混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的空化流數(shù)值模擬及分析.pdf

1、水輪機(jī)的空化現(xiàn)象是影響水電站安全運(yùn)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(jī)械的主要空化型式。因此，對(duì)轉(zhuǎn)輪內(nèi)的空化預(yù)測(cè)就顯得尤為重要。一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)外大都是通過(guò)試驗(yàn)的方法對(duì)空化現(xiàn)象進(jìn)行觀察和預(yù)測(cè)，但該方法成本高、周期長(zhǎng)。隨著CFD技術(shù)的發(fā)展使得人們可以通過(guò)數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)各過(guò)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(dòng)模擬的數(shù)學(xué)模型，采用Realizablek-ε湍流模型，通過(guò)

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(jì)算模型對(duì)水輪機(jī)外特性的影響，得出在不發(fā)生空化的情況下，兩種計(jì)算對(duì)水輪機(jī)外特性影響不大，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步嘗試了通過(guò)數(shù)值模擬來(lái)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(lèi)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(duì)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)