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《河北工程大学》 2017年
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基于数值方法的长短叶片混流式水轮机性能研究

闫雪纯  
【摘要】:研究发现,长短叶片混流式水轮机在提高高水头水轮机工作性能方面具有明显优势,为了更广泛地推广应用这种新型水轮机有必要对其进行更全面深入的研究,本文以某型长短叶片水轮机为研究对象,采用数值模拟技术对其不同运行工况进行了全流道计算,并根据计算结果分析了该水轮机的能量特性、空化特性和力学特性。主要研究内容有:(1)利用SolidWorks,bladegen等软件建立了水轮机全流道三维模型,利用icem,turbogrid等软件进行了网格划分,将网格模型导入cfx进行参数设置并计算。(2)分析了水轮机典型工况下各过流部件的流场压力分布和流速分布情况,能量损失情况,发现中流量工况下流态最好,水力损失最小,能量特性最好,其它工况能量特性较差。对比了长短叶片转轮和常规叶片(仅长叶片)转轮的内部流动情况和压力分布情况,发现两种水轮机能量特性相近。(3)分析了该型水轮机转轮的翼型压力分布和水流流动状态,发现小流量工况下叶片头部易发生空化,中流量工况和大流量工况下叶片出口更易发生空化。与常规转轮进行了对比,发现长短叶片转轮空化性能优于常规(仅长叶片)转轮,这对以后提高转轮空化性能的改型研究有一定帮助。根据尾水管内的涡带产生情况预测了尾水管内的空化,在小流量工况和大流量工况更容易发生空腔空化,中流量工况下不易发生空腔空化。(4)采用双向流固耦合的方法计算分析了各个工况下水轮机转轮的应力和应变分布情况,几种工况下转轮的最大应力处均出现在转轮叶片的出水边与上冠衔接处。
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TK733.1

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