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基于数值试验的水轮机改造技术的研究

孙见波  
【摘要】:在我国20年前已建成的电站中,由于当时的技术条件所限制,很大一部分机组存在性能指标落后、制造质量差、选型设计不合理、或者过流部件严重磨损性能变差等问题,这些问题已经严重地威胁到机组和电站的安全生产和经济运行。因此,对运行的一大批水轮机设备进行改造,已成为一项十分迫切的任务。 如何利用现代先进技术加速水轮机改造技术开发,提高设计的可靠性,并降低研究成本,缩短研究开发周期是水力发电行业中急待解决的问题。本文针对水电站水轮机增容改造工程的实际需要,根据水轮机过流部件改造的特点研究制定过流部件的改造方案的方法;探索通过基于“数值试验”的水轮机过流部件改造设计新技术、新方法,逐步取代长期以来在水轮机改造中依靠“模型试验”实现方案筛选的传统方法;以通用的CFD(Fluent)软件和CAD(Unigraphics)软件等组成初步的数值试验平台,研究适合水轮机改造的全流道三维粘性流场数值模拟和效率预测的计算方法,探索基于数值试验代替模型试验的水轮机改造技术。 将本文研究的方法用于四川映秀湾水电站增容改造方案论证中,根据现映秀湾电站的实际运行情况及过流部件的限制等因素,提出降低改型水轮机最优单位流量,提高整个运行范围水力效率的新设计转轮目标。通过定性研究分析,以“二滩”转轮作为参考转轮,设计两个改造方案即:①只改造转轮,②同时改造导水机构中活动导叶和转轮。根据映秀湾电站实际可能运行的工况范围,确定了14个典型工况,并针对两个改造方案分别进行全流道三维粘


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