卧式混流式水轮机内部流场数值仿真分析

发布时间：2020-05-30 05:38

【摘要】：水力发电具有清洁、可再生等独特的优势,在水力发电中,水轮机又是最主要的核心部件,因此探讨水轮机内部流场流态非常必要。文章以某电站型号HL124-WJ-75混流卧式为模型,对水轮机内部流场做模拟分析。运用三维建模软件UG建立水轮机模型,模拟时需要将流域模型离散化,因此要将建立的模型导入网格划分软件将其离散化。文章采用ICEM网格划分软件将蜗壳、导水机构、转轮划分为非结构化网格,由于尾水管外形比较规则采用结构化网格划分。运用Realizablek-?模型对水轮机内部流场做三维数值模拟。试验过程中主要模拟了空载工况、小流量工况、最优工况和额定工况下水轮机蜗壳、导水机构、转轮和尾水管的内部流动状态。通过比对在不同工况下各个过流部件内部的流线图、压力分布和速度分布得出结论。在最后,因为考虑到水轮机在工作过程中导叶、转轮和尾水管间动静干涉也是影响机组效率和稳定性的一方面因素,故分析了额定工况下动静干涉对机组的影响。根据内部流场分布图可知,在小流量工况下,由于导叶开度较小,会形成较大的冲角,往往会在叶片进水口和出水口出现脱流的情况并产生较大的压力梯度,损耗一部分能量,会引起严重的湍流,也是影响机组稳定性与抗空化空蚀性能的主要原因。随着导叶开度的增大,脱流情况渐渐改善,压力梯度和速度梯度也渐渐减小,特别是在最优工况下,机组效率、抗空化空蚀性能和稳定性都达到最优,稳定性和效率较高。根据动静干涉的时域图和频域图得知,转轮和固定导叶间的动静干涉是引起压力脉动的主要原因,并且以转轮为中心分别向上和向下扩散,扩散过程中动静干涉引起的脉动影响渐渐削弱,因此在实际运行时要重视转轮和固定导叶间的动静干涉对机组的影响。
【图文】：

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（c）（d）图 3.2 全流道网格分布图表 3.3 各流体区域网格参数蜗壳导水机构转轮尾水管网格节点数 204571 144295 330080 83904网格单元数 1062362 699344 1616910 78309网格类型非结构网格非结构网格非结构网格结构网格
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK733.1

【参考文献】