高水頭混流式水輪機內(nèi)部流場特性分析與研究.pdf

1、水輪機的運行特性決定著機組的發(fā)電效率、使用壽命和以及電站的經(jīng)濟效益。因此，水輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是否與當?shù)仉娬镜乃l件匹配，能夠達到一個優(yōu)良的特性，是在機組投入發(fā)電前必須驗證的過程。本文針對土耳其某高水頭電站的混流式機組，展開了內(nèi)部全流道CFD分析和模型試驗，獲得了機組的水流速度壓力分布規(guī)律。本文的研究主要工作有：
　?。?）對水輪機內(nèi)部流動理論進行了分析。結(jié)合計算對象的工況條件和相關(guān)研究結(jié)論，確定了CFD數(shù)值計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、迎風格式為二階迎風、計算方法為SIMPLEC算法、湍流模型為RNG k-?模型以及近壁區(qū)處理選擇標準壁面函數(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)值計算條件設(shè)置基礎(chǔ)。
　?。?）采用零件裝配法，分別建立蝸殼、導水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪等過流部件的流道模型，并裝配成整體。再通過調(diào)整導葉開度，分別建立了活動導葉開度為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劃分四種開度下的模型流域，并進行CFD數(shù)值計算。最終，得到了設(shè)計工況下，4種開度條件下的流場速度壓力分布規(guī)律，并按照仿真結(jié)果，換算出了機組在各條件下的效率和出力。結(jié)果顯示，隨著開度的增大，機組內(nèi)部的水流流動趨于優(yōu)化，在大開度工況下，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度條件更加良好，效率和出力都能達到較高的水平。
　?。?）對該機組進行了模型試驗。完成了模型水頭條件下，模型的出力、效率、