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《兰州理工大学》 2010年
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混流式水轮机全流道内部流动特性数值分析

余燕  
【摘要】: 混流式水轮机适用水头范围广,结构简单,运行可靠,应用最为广泛。水轮机转轮是水轮机的一个核心部件,水轮机转轮内的流动状态好坏直接影响整个机器的能量空蚀特性和机组的稳定性,因此转轮的设计尤其重要。借助CFD数值分析的方法对转轮内流动状态及其在不同工况下的运行性能进行分析,是转轮优化设计的一个重要手段,目前国内外大型水电机组开发都是借助这一手段来进行新转轮的开发和优化的。 本文对某水电站的原型混流式水轮机建立的水轮机全流道几何模型。借助三维建模软件UGNX,针对混流式水轮机转轮实体建模中待解决的叶片木模图数据转换问题,采用在CAD中进行网格划分定点的方法,将各个木模截面的数据以.dat格式导入到UGNX软件中,在UGNX中采用三次样条曲面法对水轮机叶片进行再造,为水轮机的流动性能分析做准备。并将UGNX建好的水轮机转轮模型导入gambit软件中,采用非结构化混合四面体网格对过流部件进行网格划分。使用FLUENT软件,对A696混流式水轮机转轮内部稳定场进行了数值模拟。具体分析了转轮叶片在不同运行工况下的很多外部特性,如过流量、效率等能量特性;还从叶片正背面的压力分布预见了转轮的空化性能等,为转轮性能预测提供了更多、更重要的参考价值。 另外,随着水轮机效率的提高,水力机组运行的稳定性和振动问题越来越引起人们的重视。而且水轮机内部过流部件的流体流动实际是非常复杂的三维非稳定粘性流体运动,所以仅仅从水轮机内部稳定流场计算还不足以预测水力机组的稳定性问题,因此对水轮机内部非稳定流场的模拟计算成为必要。转轮和导叶、转轮和尾水管间的流动互扰等因素都会引起过流通道的不稳定流,从而影响机组稳定性。本文水轮机内部非稳定流场的研究是建立在稳定流场收敛后再进行的分析,研究了混流式水轮机内部非稳定流场中各种涡旋的产生机理和本身特征,从而找到减轻涡旋所造成的不利影响的有效办法。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK733.1

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