映秀湾电站水轮机导水机构沙水流动的数值模拟及泥沙磨损试验装置设计
发布时间：2021-11-14 08:26
映秀湾水电站坐落于为山区河流的岷江河段,当暴雨季节时,会有大量泥沙汇入河流从而进入发电水体,对水轮机过流部件造成磨损破坏。本研究就针对映秀湾水电站,对运行后的真机进行过流部件分析,并利用ANSYS CFX软件中的Eulerian（欧拉）模型以及固-液两相流模型,模拟在一定颗粒直径情况下,颗粒浓度不同,在不同工况下两相介质全流道三维定常湍流流动计算,分析研究含沙水在混流式水轮机的各过流部件运动情况（浓度及流速）及对蜗壳、导叶等过流部件的磨损情况,并设计导叶试件以及配套试验装置,为后期进行泥沙磨损试验研究提供了必要的准备条件。本文主要工作和成果如下:1.根据电站水轮机转轮实物和检修后的转轮叶片的实物,借助手持三维扫描仪器,获得复杂曲面的表面型值点坐标,再将其和蜗壳、导叶和尾水管一起再导入UG软件,建立了水轮机过流部件的水体模型。根据建立的电站真机的三维全流场几何模型,应用专业的网格化软件ICEM对水轮机全流场几何模型做网格划分。2.对电站真机过流部件资料进行分析,得到机组实际运行中磨损情况。资料表明,电站运行过程中,水轮机导叶、转轮均有较为明显的泥沙磨损,其中磨损最为严重的位置为固定、活动...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现场转轮贴定位点Fig3.1siteofwheelpostanchorpoint对扫描获取的点数据进行预处理，去除掉测量中的异常点，对有效点数据进行拼接
映秀湾电站水轮机导水机构沙水流动的数值模拟及泥沙磨损试验装置设计12图3.1现场转轮贴定位点Fig3.1siteofwheelpostanchorpoint对扫描获取的点数据进行预处理，去除掉测量中的异常点，对有效点数据进行拼接与统一，然后进行进行平滑处理，使其满足曲面重构所需数据。接着在逆向设计软件GeomagicStudio中构造出模型的网格包络线，再保存为IGS格式文件，最后导入UG中实现参数化曲面的构建，如图3.2所示。图3.2模型的网格包络线图Fig3.2Gridenvelopediagramofthemodel利用三维建模软件UG构建曲面主要有三种方法，直纹面、通过曲线组和通过曲线网格，其中曲线网格命令由主曲线与截面曲线的联合控制生成，生成的曲面控制精度最高。最后，使用“通过曲线网格”命令，依次选择各块区域上的主曲线和剖面曲线生成模
西华大学硕士学位论文13型曲面，并对曲面进行修整。在修剪过程中，必须识别与修剪表面相关的表面，并优先考虑与修剪关联较少的表面。选选择切割工具时，应注意表面必须在空间上相交，以免在修剪过程中造成表面局部损失。修剪完成之后通过接合命令将曲面片缝合成一个整体。然后再进行优化，最终转轮模型图如图3.3所示。再对其进行网格划分，生成的网格如图3.4所示图3.3转轮模型图图3.4转轮网格图Fig3.3RunnermodeldiagramFig3.4Runnergriddiagram3.2.2其他部位根据映秀湾电站水轮机活动导叶开度数据，；利用三维建模软件对活动导叶的正面和吸力面通过样条曲线和拉伸等命令生成活动导叶水体模型，以活动导叶的中心线旋转到对应开度的位置，最后以Z轴旋转复制生成24个活动导叶水体模型，如图3.5所示。对活动导叶的三维水体模型采用生成较快捷简便的四面体非结构化网格如图3.6所示。图3.5活动导叶模型图图3.6活动导叶模型图Fig3.5ModeldiagramofactiveguidevaneFig3.6Modeldiagramofactiveguidevane根据对方所给蜗壳的单线图，利用三维建模软件通过拉伸和曲线组网格等命令建立蜗壳的水体模型。因蜗壳的鼻端和隔舌等结构特殊，所以需要添加辅助线完成模型的建立，生成的模型如图3.7所示。再在ICEM中进行网格的划分，在蜗壳的进口位置和鼻
【参考文献】：
期刊论文
[1]水力机械研究领域的发展[J]. 陆力,彭忠年,王鑫,朱雷,安学利,刘娟. 中国水利水电科学研究院学报. 2018(05)
[2]水轮机活动导叶端面间隙磨蚀特性数值模拟[J]. 韩伟,陈雨,刘宜,李光贤,王洁,王腾达. 排灌机械工程学报. 2018(05)
[3]不同湍流模型在水轮机数值计算中的适用性探究[J]. 徐连奎,张建蓉,王永利,孙佳祥,张树女. 水电能源科学. 2018(03)
[4]水轮机活动导叶端面间隙磨蚀形态演变预测[J]. 韩伟,陈雨,刘宜,魏三则,李光贤,金俊俊. 农业工程学报. 2018(04)
[5]基于CFD的不同曲率导叶对水轮机内流场影响分析[J]. 范江峰,尤莉莎. 水利科技与经济. 2017(10)
[6]水泵水轮机制动工况导叶区流动特性分析[J]. 李琪飞,刘萌萌,张建勋,刘谦,张震. 排灌机械工程学报. 2017(06)
[7]导叶端面间隙泥沙磨损数值预测研究[J]. 张广,魏显著,宋德强. 大电机技术. 2017(03)
[8]低比转速水轮机活动导叶固液两相数值模拟研究[J]. 沈春和,桂林. 贵州电力技术. 2015(05)
[9]水轮机叶片表面聚氨酯弹性涂层的抗磨蚀性分析[J]. 张瑞珠,卢伟,严大考,黄荣浩,刘晓东. 表面技术. 2014(01)
[10]水轮机的磨蚀失效特性[J]. 任岩,张兰金,李延频,陈德新. 排灌机械工程学报. 2012(02)
博士论文
[1]大型混流式水轮机模型内部流动稳定性研究[D]. 苏文涛.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]混流式水轮机尾水管内部流动数值模拟研究[D]. 王剑鹏.西安理工大学 2018
[2]夏特水电站水轮机导叶泥沙磨损研究[D]. 李叶兵.西华大学 2018
[3]水流含沙特性对金属材料磨蚀的影响机制研究[D]. 吴振.天津大学 2017
[4]混流式水轮机在含沙水流下的空化特性研究[D]. 王杰.浙江大学 2016
[5]混流式水轮机内部固液两相流数值模拟及磨损预估[D]. 李玲娟.西华大学 2015
[6]含沙水中混流式水轮机内部流动数值模拟及分析[D]. 叶培.西华大学 2015
[7]高比速混流式水轮机固液两相数值模拟[D]. 李远余.哈尔滨工业大学 2014
[8]磨蚀泥沙起动装置的研制与泥沙特性对磨蚀影响的研究[D]. 王荣克.河海大学 2007
[9]水轮机磨蚀损伤分析与耐磨蚀新材料研究[D]. 余阳春.华中科技大学 2004
[10]水轮机导叶流固耦合振动特性计算[D]. 党小建.西安理工大学 2004
本文编号：3494297
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现场转轮贴定位点Fig3.1siteofwheelpostanchorpoint对扫描获取的点数据进行预处理，去除掉测量中的异常点，对有效点数据进行拼接
映秀湾电站水轮机导水机构沙水流动的数值模拟及泥沙磨损试验装置设计12图3.1现场转轮贴定位点Fig3.1siteofwheelpostanchorpoint对扫描获取的点数据进行预处理，去除掉测量中的异常点，对有效点数据进行拼接与统一，然后进行进行平滑处理，使其满足曲面重构所需数据。接着在逆向设计软件GeomagicStudio中构造出模型的网格包络线，再保存为IGS格式文件，最后导入UG中实现参数化曲面的构建，如图3.2所示。图3.2模型的网格包络线图Fig3.2Gridenvelopediagramofthemodel利用三维建模软件UG构建曲面主要有三种方法，直纹面、通过曲线组和通过曲线网格，其中曲线网格命令由主曲线与截面曲线的联合控制生成，生成的曲面控制精度最高。最后，使用“通过曲线网格”命令，依次选择各块区域上的主曲线和剖面曲线生成模
西华大学硕士学位论文13型曲面，并对曲面进行修整。在修剪过程中，必须识别与修剪表面相关的表面，并优先考虑与修剪关联较少的表面。选选择切割工具时，应注意表面必须在空间上相交，以免在修剪过程中造成表面局部损失。修剪完成之后通过接合命令将曲面片缝合成一个整体。然后再进行优化，最终转轮模型图如图3.3所示。再对其进行网格划分，生成的网格如图3.4所示图3.3转轮模型图图3.4转轮网格图Fig3.3RunnermodeldiagramFig3.4Runnergriddiagram3.2.2其他部位根据映秀湾电站水轮机活动导叶开度数据，；利用三维建模软件对活动导叶的正面和吸力面通过样条曲线和拉伸等命令生成活动导叶水体模型，以活动导叶的中心线旋转到对应开度的位置，最后以Z轴旋转复制生成24个活动导叶水体模型，如图3.5所示。对活动导叶的三维水体模型采用生成较快捷简便的四面体非结构化网格如图3.6所示。图3.5活动导叶模型图图3.6活动导叶模型图Fig3.5ModeldiagramofactiveguidevaneFig3.6Modeldiagramofactiveguidevane根据对方所给蜗壳的单线图，利用三维建模软件通过拉伸和曲线组网格等命令建立蜗壳的水体模型。因蜗壳的鼻端和隔舌等结构特殊，所以需要添加辅助线完成模型的建立，生成的模型如图3.7所示。再在ICEM中进行网格的划分，在蜗壳的进口位置和鼻
【参考文献】：
期刊论文
[1]水力机械研究领域的发展[J]. 陆力,彭忠年,王鑫,朱雷,安学利,刘娟. 中国水利水电科学研究院学报. 2018(05)
[2]水轮机活动导叶端面间隙磨蚀特性数值模拟[J]. 韩伟,陈雨,刘宜,李光贤,王洁,王腾达. 排灌机械工程学报. 2018(05)
[3]不同湍流模型在水轮机数值计算中的适用性探究[J]. 徐连奎,张建蓉,王永利,孙佳祥,张树女. 水电能源科学. 2018(03)
[4]水轮机活动导叶端面间隙磨蚀形态演变预测[J]. 韩伟,陈雨,刘宜,魏三则,李光贤,金俊俊. 农业工程学报. 2018(04)
[5]基于CFD的不同曲率导叶对水轮机内流场影响分析[J]. 范江峰,尤莉莎. 水利科技与经济. 2017(10)
[6]水泵水轮机制动工况导叶区流动特性分析[J]. 李琪飞,刘萌萌,张建勋,刘谦,张震. 排灌机械工程学报. 2017(06)
[7]导叶端面间隙泥沙磨损数值预测研究[J]. 张广,魏显著,宋德强. 大电机技术. 2017(03)
[8]低比转速水轮机活动导叶固液两相数值模拟研究[J]. 沈春和,桂林. 贵州电力技术. 2015(05)
[9]水轮机叶片表面聚氨酯弹性涂层的抗磨蚀性分析[J]. 张瑞珠,卢伟,严大考,黄荣浩,刘晓东. 表面技术. 2014(01)
[10]水轮机的磨蚀失效特性[J]. 任岩,张兰金,李延频,陈德新. 排灌机械工程学报. 2012(02)
博士论文
[1]大型混流式水轮机模型内部流动稳定性研究[D]. 苏文涛.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]混流式水轮机尾水管内部流动数值模拟研究[D]. 王剑鹏.西安理工大学 2018
[2]夏特水电站水轮机导叶泥沙磨损研究[D]. 李叶兵.西华大学 2018
[3]水流含沙特性对金属材料磨蚀的影响机制研究[D]. 吴振.天津大学 2017
[4]混流式水轮机在含沙水流下的空化特性研究[D]. 王杰.浙江大学 2016
[5]混流式水轮机内部固液两相流数值模拟及磨损预估[D]. 李玲娟.西华大学 2015
[6]含沙水中混流式水轮机内部流动数值模拟及分析[D]. 叶培.西华大学 2015
[7]高比速混流式水轮机固液两相数值模拟[D]. 李远余.哈尔滨工业大学 2014
[8]磨蚀泥沙起动装置的研制与泥沙特性对磨蚀影响的研究[D]. 王荣克.河海大学 2007
[9]水轮机磨蚀损伤分析与耐磨蚀新材料研究[D]. 余阳春.华中科技大学 2004
[10]水轮机导叶流固耦合振动特性计算[D]. 党小建.西安理工大学 2004
本文编号：3494297
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