含沙水中長(zhǎng)短葉片水輪機(jī)非定常流計(jì)算及振動(dòng)分析.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)水力資源十分豐富的國(guó)家，隨著我國(guó)的水電開(kāi)發(fā)逐漸向西部轉(zhuǎn)移，山區(qū)河流中多泥沙的特性使得對(duì)水輪機(jī)的磨蝕研究成為近些年的一個(gè)熱點(diǎn)。長(zhǎng)短葉片混流式水輪機(jī)作為一種近年來(lái)新被設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)型，被證明可以顯著減緩我國(guó)多泥沙河流中運(yùn)行水輪機(jī)的磨蝕。但對(duì)該種水輪機(jī)在多泥沙水河流中的內(nèi)部流動(dòng)狀況及穩(wěn)定性研究仍然不夠充分。
　　本研究以一個(gè)長(zhǎng)短葉片混流式水輪機(jī)作為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行三維建模并利用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)該水輪機(jī)在含沙水條件下的三個(gè)工況進(jìn)行

2、了非定常流計(jì)算。通過(guò)分析其內(nèi)部流動(dòng)狀況和壓力脈動(dòng)情況，對(duì)各過(guò)流部件的磨蝕和穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)估。
　　本研究的主要內(nèi)容如下：
　　一、根據(jù)已有的木模圖，對(duì)水輪機(jī)的蝸殼、座環(huán)、轉(zhuǎn)輪、尾水管進(jìn)行三維建模。將建立好的模型導(dǎo)進(jìn)ICEM CFD內(nèi)，對(duì)各部分進(jìn)行分塊和進(jìn)行網(wǎng)格劃分并對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢查。
　　二、將已處理好的各過(guò)流部件網(wǎng)格文件分別導(dǎo)入CFX內(nèi)，設(shè)置邊界條件、求解計(jì)算條件。對(duì)三個(gè)工況下的水輪機(jī)進(jìn)行非定常流數(shù)值模擬。
　

3、　三、對(duì)已計(jì)算完成的結(jié)果文件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提取各個(gè)工況下各個(gè)時(shí)間的壓力、泥沙分布圖并根據(jù)已有模擬結(jié)果將時(shí)域數(shù)據(jù)利用快速傅里葉方法（FFT）轉(zhuǎn)換到頻域上。
　　四、根據(jù)已提取數(shù)據(jù)，分析對(duì)比出長(zhǎng)短葉片混流式水輪機(jī)在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的內(nèi)部流動(dòng)情況并根據(jù)壓力脈動(dòng)情況對(duì)水輪機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，隨流量增大，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)處泥沙體積分?jǐn)?shù)逐漸減小。葉片工作面處，泥沙受重力作用主要分布在出口邊下環(huán)處。長(zhǎng)葉片背面存在位于葉片中部的高泥沙體積分?jǐn)?shù)區(qū)，而短