燈泡貫流式水輪機三維全流道流體動力學分析.pdf

1、目前，一批大中型水力機組的轉輪或葉片相繼出現(xiàn)裂紋，使得水輪機的穩(wěn)定性成為了運行和設計中一個突出的問題。隨著計算機的應用水平不斷提高和CDF技術的進步，水輪機全流道的三維模擬計算已經(jīng)可以模擬導葉與轉輪、轉輪和尾水管動靜干擾，并可以預測水輪機的空化性能和壓力脈動。所以，進行燈泡貫流式水輪機全流道的三維湍流流場計算分析和水輪機固液兩相流模擬及性能預估，對提高水輪機的效率及穩(wěn)定性有重要意義。本文對水輪機流場的流體動力學分析(CFD)進行了入系統(tǒng)

2、的研究。
　　利用UG軟件對水輪機的各個部件進行數(shù)學建模，再把結構模型導入到workbenchDM中抽取流道，然后將流道模型導入ICEM-CFD軟件畫六面體和四面體的非結構網(wǎng)格，最后用interface將各個流道網(wǎng)格連接起來形成全流道的混合網(wǎng)格。將生成的網(wǎng)格輸入到ansys12.0中的fluent中做流場分析計算。先選取fluent中的RNG K-ε模型采用MRF多參考系模型進行定常模擬計算。將定常計算的數(shù)據(jù)交換到非定常計算中，不

3、使用初始化，繼續(xù)編譯UDF函數(shù)輸入轉輪轉動的速度，設定動網(wǎng)格模型，使轉輪以固定的轉速轉動，進而計算在一個轉輪旋轉周期內，全流道壁面的壓力隨時間變化的分布圖。
　　在額定工況的基礎上，應用多相流模型進行水輪機內流場的固液兩相流模擬計算，分別得到液體相和固體相的體積分數(shù)圖，速度分布圖用來分析水輪機的空蝕和泥沙磨損情況。模擬的結果基本和實際電站的磨損情況相符合。
　　本文以燈泡貫流式水輪機為研究對象，使用CFD流體動力學分析方法對