叶片前缘几何特征对水泵水轮机初生空化的影响研究

发布时间：2021-05-13 19:25

　　作为抽水蓄能电站的核心部件,水泵水轮机的安全稳定运行至关重要。空化是水泵水轮机运行过程中的常见问题,可能造成振动、噪音、性能下降和材料破坏等不良影响。由于叶轮低压侧与前缘压力降叠加,水泵水轮机泵工况的空化问题极为严峻。传统的临界空化标准,可能忽视机组的初生空化现象。又由于机组流量范围宽、能头高,运行时尤其在非设计工况常出现空化。为了解决上述问题,本文结合数值模拟与试验开展叶片翼型前缘几何特征对初生空化影响的研究,建立可改善水泵水轮机初生空化性能、实现无空化运行的设计方法。首先以翼型绕流作为叶轮流动的简化模型、以来流攻角表征运行工况,开展翼型前缘几何对初生空化的影响研究。结果表明,由于来流冲击与绕流分离,翼型在大攻角下出现前缘压力陡降,即翼型前缘几何对局部压力分布有着直接影响。在控制前缘圆弧尺寸与厚度分布的前提下,采用遗传算法进行搜索式优化,得到前缘圆弧半径较大、厚度变化较缓的优化翼型,有效缓解大攻角下的前缘压力陡降并推迟空化初生。分析发现,来流攻角、前缘几何、压力梯度、压力及初生空化之间有着显著联系。前缘圆弧较大且厚度变化较缓时,有利于扩宽翼型大攻角下的前缘顺压梯度区、降低局部压力降幅... 

【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究进展
    1.3 本文研究内容
第二章 理论基础及研究方法
    2.1 计算流体动力学控制方程
    2.2 遗传算法
    2.3 正交试验方法
    2.4 本章小结
第三章 翼型前缘几何对初生空化的影响研究
    3.1 研究对象与相关参数
    3.2 原始翼型初生空化特性分析
    3.3 前缘压力降理论预测
    3.4 提高翼型初生空化性能的搜索式优化
    3.5 优化前后初生空化特性对比
    3.6 初生空化的试验验证
    3.7 前缘几何影响翼型初生空化原理分析
    3.8 优化前后升阻力系数对比
    3.9 本章小结
第四章 提高叶片翼型初生空化性能的设计方法
    4.1 设计思想
    4.2 扩散角积分设计法
    4.3 设计参数取值及其影响
    4.4 基于扩散角积分设计法的翼型重设计
    4.5 本章小结
第五章 水泵水轮机初生空化性能改善研究
    5.1 研究对象与相关参数
    5.2 无量纲数定义
    5.3 研究方法与相关设置
    5.4 原始叶轮的空化特性
    5.5 基于扩散角积分设计法的叶片改进设计
    5.6 叶片改进设计前后空化性能对比
    5.7 叶片改进设计前后水力性能对比
    5.8 本章小结
第六章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
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[3]不同叶顶间隙对轴流泵空化性能及流场的影响[J]. 施卫东,李通通,张德胜,李辉.  华中科技大学学报(自然科学版). 2013(04)
[4]弯掠叶片对轴流泵驼峰及空化性能的影响[J]. 刘竹青,肖若富,吕腾飞,李述林.  排灌机械工程学报. 2012(03)
[5]绕三维水翼云状空化现象的实验研究[J]. 时素果,王国玉,王复峰,高德明.  应用力学学报. 2011(02)
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[9]抽水蓄能电站水泵水轮机吸出高度选择[J]. 周跃武.  水电站机电技术. 2006(04)
[10]固壁空蚀数值研究[J]. 胡影影,朱克勤,席葆树.  应用力学学报. 2004(01)



本文编号：3184572