JP50卷盤噴灌機(jī)用水渦輪數(shù)值模擬與優(yōu)化.pdf

1、將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，統(tǒng)稱為水力原動機(jī)，在我國應(yīng)用比較廣泛，從大型的水力發(fā)電站的大型水輪機(jī)到工廠余壓利用的液力透平，再到農(nóng)業(yè)灌溉用卷盤噴灌機(jī)的水渦輪驅(qū)動裝置，功率范圍由最大的70多萬千瓦（三峽電站的水輪機(jī)組最大出力）到最小不到一個(gè)千瓦。本文所述的水渦輪為卷盤噴灌機(jī)用的水力驅(qū)動裝置，作為卷盤噴灌機(jī)的核心裝置，其功用在于提供回收軟管的動力，以實(shí)現(xiàn)噴灌機(jī)的自動噴灑。因?yàn)樾枰獫M足不同的灌溉需求，噴灌機(jī)用水渦輪需要有較寬的調(diào)速范圍，以滿足不同

2、的降水量。但現(xiàn)有的國產(chǎn)噴灌機(jī)的水渦輪普遍存在效率低、輸出功率不足的問題。目前，國內(nèi)外對水力渦輪的研究側(cè)重于流量較大，比轉(zhuǎn)速稍高的一類水渦輪的研究，而對于卷盤噴灌機(jī)用水渦輪（以下簡稱水渦輪）研究較少。為此，本文開展了以下研究工作:
　　(1)首次搭建了一種基于磁粉制動器吸收功率的水渦輪試驗(yàn)臺，可對目前國產(chǎn)卷盤噴灌機(jī)用水渦輪進(jìn)行了水力性能試驗(yàn)，獲得了不同轉(zhuǎn)速下的性能曲線。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)水渦輪效率不足20％，急需進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。

3、　　(2)采用先進(jìn)計(jì)算流體動力學(xué)軟件，對現(xiàn)有JP50卷盤噴灌機(jī)用水渦輪內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了壓力分布和速度分布情況，掌握了造成現(xiàn)有卷盤噴灌機(jī)用水渦輪效率低的主要原因是結(jié)構(gòu)形式和葉片水力參數(shù)不合理。
　　(3)針對現(xiàn)有水渦輪效率低的主要原因，對其進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，優(yōu)化方案包括葉片的進(jìn)出口安放角、葉片寬度、轉(zhuǎn)輪后蓋板等多種參數(shù)的理論計(jì)算和取值，最終確定了優(yōu)化的水渦輪水力參數(shù)，并利用ANSYS對優(yōu)化的水渦輪進(jìn)行了多方案數(shù)值模擬，對