高水頭混流式水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)特性分析與研究.pdf

1、水輪機(jī)的運(yùn)行特性決定著機(jī)組的發(fā)電效率、使用壽命和以及電站的經(jīng)濟(jì)效益。因此，水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是否與當(dāng)?shù)仉娬镜乃l件匹配，能夠達(dá)到一個(gè)優(yōu)良的特性，是在機(jī)組投入發(fā)電前必須驗(yàn)證的過(guò)程。本文針對(duì)土耳其某高水頭電站的混流式機(jī)組，展開(kāi)了內(nèi)部全流道CFD分析和模型試驗(yàn)，獲得了機(jī)組的水流速度壓力分布規(guī)律。本文的研究主要工作有：
　?。?）對(duì)水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)理論進(jìn)行了分析。結(jié)合計(jì)算對(duì)象的工況條件和相關(guān)研究結(jié)論，確定了CFD數(shù)值計(jì)算的前處理操作中條件

2、設(shè)定。其中，離散方程為有限體積法、迎風(fēng)格式為二階迎風(fēng)、計(jì)算方法為SIMPLEC算法、湍流模型為RNG k-?模型以及近壁區(qū)處理選擇標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)。前處理各環(huán)節(jié)的合理化條件選擇，奠定了CFD分析的數(shù)值計(jì)算條件設(shè)置基礎(chǔ)。
　?。?）采用零件裝配法，分別建立蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪等過(guò)流部件的流道模型，并裝配成整體。再通過(guò)調(diào)整導(dǎo)葉開(kāi)度，分別建立了活動(dòng)導(dǎo)葉開(kāi)度為60％、70%、80%、90%這四種條件下的全流道模型。在網(wǎng)格劃分軟件中，采用Tet

3、/Hybrid劃分四種開(kāi)度下的模型流域，并進(jìn)行CFD數(shù)值計(jì)算。最終，得到了設(shè)計(jì)工況下，4種開(kāi)度條件下的流場(chǎng)速度壓力分布規(guī)律，并按照仿真結(jié)果，換算出了機(jī)組在各條件下的效率和出力。結(jié)果顯示，隨著開(kāi)度的增大，機(jī)組內(nèi)部的水流流動(dòng)趨于優(yōu)化，在大開(kāi)度工況下，雖然轉(zhuǎn)輪葉片的抗氣蝕性有所下降，但仍在合理范圍，且水力性能較之小開(kāi)度條件更加良好，效率和出力都能達(dá)到較高的水平。
　?。?）對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了模型試驗(yàn)。完成了模型水頭條件下，模型的出力、效率、