基于全流道的混流式水轮机转轮及尾水管流态研究

发布时间：2017-11-12 12:18

  本文关键词：基于全流道的混流式水轮机转轮及尾水管流态研究

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【摘要】：在当今水电发展过程中,水力机组的装机容量在普遍增大,而水轮机作为水力发电的核心设备之一,内部流动状态复杂且多变,如转轮内部的紊流在叶道内引发的叶道涡；水流经转轮流向尾水管偏离法向位置而在尾水管内形成的尾水涡带等均是造成机组水力振动的重要原因之一,因此,掌握水力机组内部的流场特性对改善其性能有重要的价值。目前国内外对水轮机内部流场的了解主要通过现场数据采集、模型实验、数值仿真计算等方法,其中现场数据采集和模型实验受限条件较多,而在数值仿真技术中,我们则可以利用计算机分析并显示流场中的现象,从而能在较短的时间里达到预测流场的效果,从而节省人力、物力合时间。因此通过建立全流道模型对水轮机进行模拟,分析其转轮和尾水管内的流场特性；涡带形成及演变的过程对提出如何消除及减少水力振动有重要意义。考虑到当偏离设计工况运行时,由空间非均匆性和动静部件相对运动所导致的非定常流对机组的稳定性影响很大,本文通过建立全流道混流式水轮机模型,在CFX中选取其特性曲线中偏离设计的大小两个流量工况点进行流场计算,分析水轮机在该两种工况下的内部流场特性及涡带演变的差异；同时,对尾水管增加导流栅前后进行这两种不同工况下的非定常模拟,来研究安装尾水管导流栅前后尾水管内的压力脉动等流场特性及涡带的区别。从而说明其安装尾水管导流栅是否具有一定的意义并说明其合理性。数值计算表明：由于在该两种流量工况下的水流进入转轮速度矢量的差异,从而导致转轮内的流场及叶道涡分布存在很大差异；同样水流经转轮进入尾水管会产生不同的速度环量和不同的偏离法向方向亦会对尾水管内的流动特性及尾水涡带造成不同的影响；另外,通过比较安装尾水管导流栅前后尾水管内的流场特性能在一定程度上说明尾水管导流栅对转轮出口水流的引导和减小尾水涡带的偏心运动能起到积极地作用,如数值模拟中的涡带分布情况图和压力脉动图显示出来安装尾水管导流栅前后的现象说明导流栅对尾水涡带的偏心运动有一定的影响,从而能起到降低压力脉动的作用,从而达到减小振动的效果。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK730.1
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本文编号：1175874