水斗式水轮机斗叶内固液两相流动的研究

发布时间：2017-08-14 06:12

  本文关键词：水斗式水轮机斗叶内固液两相流动的研究

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【摘要】：在水轮机的发展历史过程中,反击式水轮机优先于冲击式水轮机,这是因为反击式水轮机运行水头低,转轮设计相对简单,反之冲击式水轮机使用水头较高,设计及运行相关技术难度大。在冲击式水轮机水流运动中,存在着水头损失、射流、碰撞、干涉等复杂的运动过程,在实际运行中水流中还含有不同浓度和不同大小的泥沙颗粒,所以导致冲击式水轮机的磨损因素有很多,主要包括疲劳磨损,泥沙磨损和气蚀破坏等等。因此本文致力于泥沙颗粒在水斗内部的流动状态的分析和研究,以探讨冲击式水轮机水斗内部泥沙磨损以及对减少泥沙磨损的策略提出针对性的设想与建议。本文首先介绍了射流的基本理论、流场中泥沙颗粒运动的受力分析理论以及泥沙颗粒与固体碰撞的相关理论,然后通过UG建立水斗模型,利用ANSYS ICEM软件进行划分网格,最后利用Fluent软件进行数值模拟分析,最终得到泥沙颗粒在水斗内部的流动状态。冲击式水轮机斗叶内壁面的冲蚀磨损,主要由泥沙颗粒直径、浓度和冲击速度共同影响决定。在进行数值模拟分析时,本文设置了泥沙颗粒粒径、颗粒速度两个变量,分别计算了:(1)在相同的颗粒速度和颗粒浓度下,颗粒粒径的变化对颗粒流动状态的影响;(2)在相同的颗粒粒径和颗粒浓度下,颗粒速度的变化对颗粒流动状态的影响;最终得到泥沙颗粒粒径和颗粒速度两个因素对颗粒流动状态的影响。
【关键词】：冲击式水轮机 泥沙磨损 数值模拟 颗粒流动
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK735.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 论文的研究背景、目的及意义9-14
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究目的及意义9-10
• 1.3 国内外发展现状10-12
• 1.4 课题主要研究内容12-13
• 1.5 本文所做的工作及技术路线13-14
• 2 冲击式水轮机内流程分析计算理论基础14-20
• 2.1 射流基本理论14-15
• 2.1.1 射流基础理论14
• 2.1.2 射流的基本特点14-15
• 2.2 冲击式水轮机中颗粒运动的受力分析15-18
• 2.3 关于颗粒与固体碰撞的基本理论18-20
• 3 CFD计算理论基础20-26
• 3.1 流体流动的控制方程20-22
• 3.2 流场的计算方程22-24
• 3.2.1 固液两相流方程22-23
• 3.2.2 冲蚀磨损模型23-24
• 3.3 离散方法24
• 3.4 流场计算软件的选择24-26
• 4 模型建立及网格划分26-28
• 4.1 三维模型建立的基本思路26-27
• 4.2 ICEM软件图形处理及网格划分27-28
• 5 泥沙颗粒在冲击式水轮机斗叶内部的数值模拟分析28-40
• 5.1 边界条件及计算方法28-29
• 5.2 颗粒大小对斗叶内部流动状态的影响29-35
• 5.3 颗粒速度对斗叶内部流动状态的影响35-40
• 结论40-41
• 参考文献41-47
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果47-48
• 致谢48-49

【参考文献】

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1 周晓泉;周文桐;;水斗式水轮机模型试验与相似理论[J];大电机技术;2006年02期

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本文编号：671146