水泵水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)分析及尾水管渦帶研究.pdf

1、隨著水電開(kāi)發(fā)的不斷發(fā)展，對(duì)水輪機(jī)技術(shù)的研究一直在不斷更新，從過(guò)去傳統(tǒng)的技術(shù)手段到現(xiàn)在利用計(jì)算機(jī)軟件完成從設(shè)計(jì)、模擬、優(yōu)化整個(gè)過(guò)程，大大提高了計(jì)算精度和效率。但是，在取得收益的同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)存在一些困擾水泵水輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)難題，國(guó)內(nèi)外不少電站因?yàn)橐恍┥形唇鉀Q的技術(shù)問(wèn)題而導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)異常甚至過(guò)流部件的損壞。另外，由于水泵水輪機(jī)機(jī)組容量和尺寸的逐步增大，比轉(zhuǎn)速不斷提高，人們開(kāi)始日益重視水泵水輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，這使得進(jìn)行水泵水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)

2、的數(shù)值模擬解析變得非常重要?？傊?，進(jìn)行水泵水輪機(jī)各個(gè)部件定常和非定常下的流動(dòng)分析對(duì)于水泵水輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和內(nèi)部流動(dòng)預(yù)測(cè)、提高整個(gè)水電站的穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)電效率都有重要意義。本文主要所做的工作和分析結(jié)果如下：
　　1.本文是對(duì)通常所見(jiàn)的混流式水輪機(jī)做了一定的變動(dòng)，將混流式葉輪變?yōu)殡x心式葉輪。利用三維造型軟件 UG建立了水泵水輪機(jī)的全流道幾何模型，通過(guò)CAD軟件繪出模型二維圖，其次將各個(gè)木模截面轉(zhuǎn)化成.dat的格式導(dǎo)入U(xiǎn)G中，利用三次樣

3、條曲面法對(duì)水泵水輪機(jī)各部件進(jìn)行造型。在造型的過(guò)程中各部件出現(xiàn)的一些比較復(fù)雜的部位，如蝸殼隔舌部位采用了在對(duì)稱(chēng)兩邊通過(guò)三點(diǎn)建立一個(gè)平面來(lái)進(jìn)行造型，使其光滑封閉。然后采用ICEM網(wǎng)格劃分軟件對(duì)模型進(jìn)行非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。最后采用CFX軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，具體分析了水泵水輪機(jī)葉輪、蝸殼、尾水管等部件在五種不同工況下的壓力分布、速度矢量分布和渦量分布，以及尾水管流線(xiàn)分布。通過(guò)對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)水泵水輪機(jī)過(guò)流部件的內(nèi)部流動(dòng)參數(shù)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，這將

4、對(duì)水泵水輪機(jī)性能預(yù)測(cè)提供一定的參考價(jià)值。
　　2.本文是在基于三維時(shí)均 N-S方程和采用標(biāo)準(zhǔn)k??模型對(duì)不同工況下的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行定常流動(dòng)計(jì)算，獲得了各工況下各過(guò)流部件內(nèi)的流動(dòng)細(xì)節(jié)，并預(yù)測(cè)了水泵水輪機(jī)內(nèi)部的其他流動(dòng)性能。通過(guò)定常計(jì)算結(jié)果，以其作為初始條件采用RNG k??模型和迎風(fēng)離散格式進(jìn)行非定常的湍流數(shù)值模擬，得到了小流量、大流量工況下尾水管渦帶分布，并且在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)了三種工況下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力脈動(dòng)的變化特征。本文將對(duì)水泵水輪機(jī)全