混流式水輪機(jī)尾水管渦帶非定常流動(dòng)數(shù)值模擬.pdf

1、混流式水輪機(jī)尾水管渦帶非定常流動(dòng)數(shù)值模擬混流式水輪機(jī)尾水管渦帶非定常流動(dòng)數(shù)值模擬學(xué)科名稱學(xué)科名稱：水利水電工程論文作者論文作者：王釗寧簽名：名：指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師：羅興锜教授簽名：名：郭鵬程講師簽名：名：答辯時(shí)間答辯時(shí)間：2006年3月摘要本文采用CFX5.5商用軟件，基于雷諾時(shí)均NS方程與標(biāo)準(zhǔn)εκ?湍流模型，以某水電站混流式水輪機(jī)機(jī)組模型尾水管為算例，進(jìn)行了定常和非定常三維湍流數(shù)值計(jì)算，獲得了尾水管內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)特征、渦帶的空間狀態(tài)、壓力

2、脈動(dòng)的頻率和幅值等。主要研究成果有：通過分析尾水管進(jìn)口的流動(dòng)狀態(tài)，提出了尾水管進(jìn)口邊界條件的給定方法，建立了尾水管進(jìn)口周期性旋進(jìn)非定常速度模型，并采用UserFtran實(shí)現(xiàn)之。計(jì)算結(jié)果后處理清晰再現(xiàn)了小流量工況尾水管渦帶的運(yùn)動(dòng)形式和三種工況下尾水管內(nèi)部的流場(chǎng)和壓力分布，情況和實(shí)際符合較好，驗(yàn)證了所建立的進(jìn)口速度模型的逼近真實(shí)性。對(duì)無支墩尾水管和單支墩尾水管計(jì)算結(jié)果比較認(rèn)為，小流量工況下支墩對(duì)改善流道流態(tài)環(huán)境，抑制渦的發(fā)生發(fā)展沒有顯著作用

3、，但能有效降低壓力脈動(dòng)幅值；最優(yōu)工況下，從流線的順暢程度來看，支墩的作用還是顯著的。同時(shí)，數(shù)值計(jì)算過程中在尾水管出口加尾水箱對(duì)計(jì)算的收斂作用較大。再者，將支墩尾部矩形斷面改為圓柱形，能夠改善尾水管出口邊界條件，有助于加速收斂。小流量工況下尾水管內(nèi)三維非定常計(jì)算結(jié)果表明，此工況下尾水管渦帶壓力脈動(dòng)最大發(fā)生在直錐段下面靠近彎肘段，并且脈動(dòng)頻率符合實(shí)際的倍頻規(guī)律。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：混流式水輪機(jī)；壓力脈動(dòng)；尾水管；渦帶；非定常流動(dòng)本研究得到國(guó)家自