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被动式水轮机流体结构耦联运动数值模拟

邵维  
【摘要】: KOBOLD式水轮机和弹簧控角直叶水轮机是两种典型的被动式水轮机。本文的主要工作是对这两种不同的被动式竖轴水轮机的水动力性能进行数值模拟。比较不同参数对水轮机性能的影响,为今后水轮机的选型、水动力性能设计奠定基础。 首先利用双盘面多流管法结合重锤式水轮机叶片的运动方程,对重锤式水轮机的流体动力性能进行计算,分析不同的转轴位置、密实度、不同的摆角范围对水轮机性能的影响。 然后通过简单的算例证明了利用FLUENT加载用户自定义函数(UDF)解决流体和刚体运动耦联问题的可行性,利用FLUENT对弹簧控角直叶水轮机流体动力性能进行分析,并与实验值进行对比,分析偏角的运动规律,分析叶片的受力随位置角的变化规律,分析不同弹簧弹性系数和偏角范围对水轮机水动力性能的影响。 最后验证利用计算流体软件FLUENT与机械系统动力学软件ADAMS相结合,对流体运动和固体运动紧密耦合的问题进行协同仿真的可行性。


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