長短葉片混流式水輪機的數(shù)值模擬與性能分析.pdf

1、水輪機作為水電站的核心部件，對水電站的整體性能起著決定性的作用，水輪機技術(shù)的研究一直伴隨著水電的開發(fā)在不斷地發(fā)展。但是，國內(nèi)外的不少水電站也因一些尚未解決的技術(shù)問題導致機組出現(xiàn)異常甚至過流部件的損壞，因此，還是存在著困擾水輪機安全高效穩(wěn)定運行的一些技術(shù)難題亟待解決。另外，隨著機組容量和尺寸的逐步增大，水輪機比轉(zhuǎn)速不斷提高，人們對于混流式水輪機的運行穩(wěn)定性日益重視，這使得進行水輪機內(nèi)部流動的模擬分析十分必要?？傊?，開展水輪機過流部件內(nèi)部的

2、定常及非定常流動分析對于深入了解水輪機振動的內(nèi)在機理、改善水輪機的綜合水力性能、提高水輪發(fā)電機組的運行穩(wěn)定性具有十分重要的意義。
　　 近年來，隨著制造水平的提高和抗磨蝕材料的應用，我國高水頭混流式水輪機運用較多，但是高水頭混流式常規(guī)水輪機的流道內(nèi)部流速較高，易導致嚴重的空蝕磨損，且在非設計工況轉(zhuǎn)輪進口產(chǎn)生的二次流及固定、旋轉(zhuǎn)部件相互作用均能誘使機組產(chǎn)生強烈振動及壓力脈動現(xiàn)象。長短葉片轉(zhuǎn)輪能夠有效的解決這些問題，由于長短葉片轉(zhuǎn)輪

3、具備較寬的高效率區(qū)、優(yōu)良的穩(wěn)定性和抗空蝕性能，得到了較普遍的認可。
　　 本研究以一個具體水電站的長短葉片轉(zhuǎn)輪的水輪機為參考，建立了該水輪機的全流道幾何模型，并應用CFD軟件對其內(nèi)部流動進行了數(shù)值模擬，通過計算結(jié)果對水輪機內(nèi)部流動情況及性能進行了分析。
　　 本研究具體完成的工作內(nèi)容如下：
　　 一、根據(jù)所選水電站的實際水力參數(shù)，對水輪機引水部件、導水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪和尾水管進行了三維幾何模型。并將建好的水輪機的三維模

4、型導入Gambit軟件中，對過流部件依次進行網(wǎng)格劃分；
　　 二、研究了利用Fluent軟件對水輪機各主要部件的邊界設定、參數(shù)選擇、求解計算等一系列軟件應用的關(guān)鍵步驟。將已經(jīng)做好的網(wǎng)格文件導入軟件后設置邊界條件并進行計算；
　　 三、對求解收斂的結(jié)果進行后處理，得到了各個計算流體區(qū)域的壓力等值線分布和速度矢量分布，分析流體流動狀態(tài)、速度分布和壓力變化；
　　 四、通過對比和分析水輪機內(nèi)部流動特征，獲取水輪機各過流