不完全蝸殼混流式水輪機引水部件內(nèi)流動的數(shù)值研究.pdf

1、在水頭較低的條件下,混流式水輪機往往采用不完全包角的砼蝸殼來增大入流量,但來流的不均勻性,以及引水部件內(nèi)固定導(dǎo)葉繞流在邊界層內(nèi)引起的流動分離和轉(zhuǎn)捩等對水輪機的效率和穩(wěn)定性會產(chǎn)生一定影響。因此,展開不完全蝸殼混流式水輪機引水部件內(nèi)流動的數(shù)值研究具有重要意義。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：先用大渦模擬方法(LES)模擬鈍尾物體(圓柱、翼型)繞流來探求不同湍流模型對旋渦模擬計算精度的影響,結(jié)果表明：使用該模型能夠精確模擬出物體后卡門渦街

2、的形成、脫落、演變、和主流混摻后消失的過程；因脫體渦模擬方法(DES)對捕捉流動分離同樣有著獨特的優(yōu)勢,且與大渦模型相比又能夠節(jié)省網(wǎng)格數(shù)量,而后用DES模型對固定導(dǎo)葉與活動導(dǎo)葉構(gòu)成的雙列葉柵進行計算分析,結(jié)果表明：固定導(dǎo)葉后尾跡渦系結(jié)構(gòu)的相互干涉,旋渦系的相互作用將造成較大的能量耗散,也是造成水輪機不穩(wěn)定和效率下降的原因之一。同樣為了節(jié)省網(wǎng)格數(shù)量,對水輪機全流道計算時采用了k-ε湍流模型,可以反映出水輪機內(nèi)部的流動特性,研究表明：部分固

3、定導(dǎo)葉前存在較大沖角,通過對固定導(dǎo)葉的安放角按照蝸殼的液流角進行階段性的調(diào)整后,明顯改善了固定導(dǎo)葉的繞流特性,減小了水頭損失。比較了六種固定導(dǎo)葉尾部形狀,以研究固定導(dǎo)葉的尾部形狀對導(dǎo)水機構(gòu)和轉(zhuǎn)輪內(nèi)流動的影響,結(jié)果表明：當(dāng)尾部形狀為尖角時,固定導(dǎo)葉的出口水流角沿周向的分布在尾緣處畸變,而葉道后的水流角更加平緩,所以尾部使用非對稱圓弧形,更適合變工況下導(dǎo)葉的繞流流動。最后研究了不同活動導(dǎo)葉分布圓直徑對轉(zhuǎn)輪內(nèi)流動的影響,通過對流動的分析表明,