混流式水轮机尾水管空化涡带演化机理研究

发布时间：2024-12-07 06:50

　　在全球变暖和环境污染的严峻考验下,探索和发展清洁能源已经成为全人类的共识,而水电作为一种传统清洁能源更是具有成本低、效率高、无污染、可再生等优势。现如今,随着高水头和超高水头水轮机的进一步研究和开发,水电机组的运行稳定性问题愈发受到重视。对于能直接引起尾水管低频压力脉动的尾水管涡带,其产生和发展机理、影响因素和控制手段得到了大量学者的广泛关注和研究。本文基于混流式水轮机,采用模型试验为基础、数值模拟作延伸的研究方法,选取部分负荷和满负荷两个典型工况进行数值计算,并结合模型试验详细探究了尾水管空化涡带的产生和发展机理,空化系数和旋拧数对空化涡带形态、内流场、稳定性和熵产损失的影响,以及对泄水锥的打孔和开槽处理对于尾水管内压力脉动的影响,为实际工程应用混流式水轮机的设计提供了借鉴和指导,为后续关于空化涡带的研究打下基础。本文主要研究内容如下:(1)基于模型实验结果,对尾水管内流态影像和尾水管内压力传感器压力数据进行处理和分析,对模型试验各工况下尾水管内流态和空化涡带进行分析,对压力数据进行傅里叶变化得到压力脉动频域信号,结合原始数据进行时频分析,其结果表明流量和转轮转速对于尾水管内空化涡带形...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究的背景和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 尾水涡发展机理和特性研究
        1.3.2 尾水涡与压力脉动影响因素研究
        1.3.3 尾水涡与压力脉动控制方法研究
        1.3.4 国内外研究现状简析
    1.4 本文主要研究内容
第2章 模型试验和数值计算前处理
    2.1 引言
    2.2 模型实验
        2.2.1 实验流态划分与分析
        2.2.2 打孔和开槽处理分析
    2.3 数值计算
        2.3.1 数值计算方法
        2.3.2 几何模型构建和网格划分
        2.3.3 数值模拟策略
        2.3.4 网格无关性验证
        2.3.5 压力测点设置
    2.4 本章小结
第3章 泄水锥变结构对压力脉动影响分析
    3.1 引言
    3.2 模型试验与数值计算对比验证
        3.2.1 外特性对比
        3.2.2 压力脉动对比
    3.3 压力脉动分析
        3.3.1 同一截面压力脉动对比分析
        3.3.2 不同截面对比分析
        3.3.3 不同泄水锥对比分析
    3.4 内流场分析
        3.4.1 同一截面对比分析
        3.4.2 不同截面分析
        3.4.3 不同泄水锥分析
    3.5 本章小结
第4章 空化涡带演化机理分析
    4.1 引言
    4.2 单多相计算对比分析
        4.2.1 外特性对比分析
        4.2.2 涡带形态对比分析
        4.2.3 内流场对比分析
    4.3 空化涡带演化机理和不稳定性分析
        4.3.1 空化涡带演化机理分析
        4.3.2 稳定性分析
    4.4 本章小结
第5章 空化系数和旋拧数影响分析
    5.1 引言
    5.2 空化系数对旋转涡区工况影响
        5.2.1 空化涡带形态分析
        5.2.2 内流场分析
        5.2.3 熵产分析
    5.3 空化系数对柱涡区工况影响
        5.3.1 空化涡带形态分析
        5.3.2 内流场分析
        5.3.3 熵产分析
    5.4 旋拧数对柱涡区工况影响
        5.4.1 空化涡带形态分析
        5.4.2 内流场分析
        5.4.3 熵产分析
    5.5 本章小结
结论及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：4014979