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6MW小型混流式水轮机过流部件匹配设计

王鑫  
【摘要】:我国水利资源非常丰富,水能又是清洁的可再生能源,开发水能是实现可持续发展战略的重要条件。经过近十年我国水力资源的大力开发,已经有很大一批河流的资源得以开发,兴建了很多大型水电站。目前除西藏的水力资源还未大力开发外,其余河流基本已经没有足够的资源兴建大型电站,但是还有很大一部分水力资源可以开发一些小型水电站。以往小型水电站基本都是选用一些较早开发的水力方案,这些设计方案往往都比较陈旧,导致水力参数达不到理想的效果。但是小型电站建造设计时考虑成本问题,又不可能像大型机组一样去做模型试验开发转轮,所以需要一个折中的方法去设计建造小型机组。论文中介绍了小型混流式机组,选用一新开发的大型机组模型,然后通过一系列方法应用到小型机组上的设计方法。首先根据电站参数,选择了适合于本电站的大型机组模型,然后从结构上分析大型机组模型在小型机组上应用所产生的一些问题,并提出解决问题的一些方案。为了准确的预估水轮机的性能,采用国际先进的数值计算软件ANSYS CFX对修改后的水轮机模型整机进行流动数值仿真,水轮机的整体几何造型采用Unigraphics NX 7.5软件平台完成,所有过流部件采用ANSYSICEM-CFD软件进行高精度的六面体网格划分,最后采用ANSYS CFX对水轮机全流道进行流场分析计算,来确认修改方案是否可行。最后通过有限元分析的方法对机组的主要部件进行了分析计算。本文采用workbench14.5对水电站转轮进行了详尽的有限元分析。分析包括额定工况、最大出力工况及飞逸工况,同时对转轮振动形态也进行了详细的计算。


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