多泥沙河流长短叶片水轮机转轮泥沙磨损研究

发布时间：2023-12-10 18:06

　　当水轮机在多泥沙河流中运行时,水轮机过流部件会遭很严重的危害,如效率下降、过流部件损坏,维修成本增加,甚至造成安全问题。2008年汶川大地震后,渔子溪电站上游河域经常发生泥石流,导致河流的泥沙含量大,而泥沙的主要矿物成分是石英、长石和角闪石,这无疑加重对电站水轮机过流部件造成很严重的泥沙磨损破坏。本文通过数值模拟和试验相结合对渔子溪电站水轮机转轮在不同工况和不同浓度下的泥沙磨损进行研究,实现在典型运行工况不同泥沙含量下水轮机转轮磨损程度(磨损率)的预测,指导电站预警和主动合理规避容易导致水轮机严重磨损的敏感运行情况,以达到提高水轮机运行特性,保证机组稳定和较长时间抗泥沙磨损运行发电。本文研究工作和成果如下:1.借助三维扫描仪,对渔子溪电站水轮机转轮实物进行扫描,获得叶片复杂曲面的表面型值点坐标数据,利用逆向工程手段进行水轮机转轮叶片数值反求,通过建模软件构造水轮机转轮的几何模型,再对转轮模型进行结构化网格划分,将蜗壳、导叶和尾水管的CAD图纸导入UG软件建立过流部件的水体模型,然后执行非结构网格划分。2.根据渔子溪电站运行河流中的泥沙特性,采用固液两相流动数值模拟方法,以设计流量工况为...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究的背景、目的和意义
        1.2.1 课题研究的背景
        1.2.2 课题研究的目的及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 水轮机内部流动研究
        1.3.2 磨损机理及固液两相流研究
        1.3.3 水轮机磨损试验
    1.4 主要研究内容
2 数值计算几何模型建立及网格划分
    2.1 蜗壳
    2.2 固定导叶
    2.3 活动导叶
    2.4 转轮
    2.5 尾水管
    2.6 水轮机全流道模型的装配
    2.7 网格无关性检验
3 数值计算基本理论
    3.1 固液两相流动基本方程
    3.2 湍流模型
    3.3 边界条件
        3.3.1 进口边界条件
        3.3.2 出口边界条件
        3.3.3 壁面条件
    3.4 泥沙参数
4 数值模拟结果分析
    4.1 清水计算结果及分析
    4.2 沙水计算结果及分析
        4.2.1 泥沙浓度为3.0kg/m3计算结果及分析
        4.2.2 泥沙浓度为7.0kg/m3计算结果及分析
    4.3 设计工况点无空化分析
        4.3.1 设计工况点的吸出高度核算
        4.3.2 设计工况点的转轮内部流场
    4.4 小结
5 水轮机转轮叶片泥沙绕流磨损试验
    5.1 试验原理
    5.2 试验模型设计与制作
    5.3 磨损试验
        5.3.1 试验台搭建
        5.3.2 沙样选择
        5.3.3 数据处理方法
        5.3.4 泥沙浓度为3.0kg/m3试验结果
        5.3.5 泥沙浓度为7.0kg/m3试验结果
        5.3.6 提取试件刻度位置处绕流速度
    5.4 试验结果分析
        5.4.1 率定磨损率公式
        5.4.2 磨损预估分析
    5.5 磨损试验小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
致谢



本文编号：3872873