多喷嘴斜击式水轮机转轮水力模型的研究

发布时间：2020-07-21 19:08

【摘要】：国民经济的发展离不开电力工业，水力发电在电力工业中起着特殊的作用，其中水轮机是水电站的心脏，主导着整个电站的经济效益，随着科技的发展，研究人员也不满足于现状，对水轮机的研发和设计更加苛刻，近几十年我国在水轮机设计和水电站建设上取得了显著的成就。随着水力资源的大力开发，水电站的建设朝着超高水头和超低水头两个方向发展，对于高水头的水电站我们通常采用冲击式水轮机，对于水力资源不充裕的地方采用冲击式、混流式等机型均不能达到预期的要求，而传统的斜击式水轮机又多为单喷嘴，单喷嘴的斜击式水轮机存在着一定的局限性，单机出力比较小，通过转轮的流量小，要达到一定的出力时只能增加机组的台数，这样就加大了厂房占地面积，从而也提高了电站的建设成本。 本文通过对高效多喷嘴斜击式水轮机水力模型设计研究中会发现，随着喷嘴数的增加，结构布置复杂，通过转轮的流量增加，喷嘴所射的射流与转轮内部的水流存在一定的干涉现象，在叶片的根部会产生大量的漩涡，同时在叶片的进口处也同样会形成大量的漩涡，这样对叶片有很大的损害，使得机组水力损失大，水力效率低。通过优化改进，将原来的单喷嘴改为双喷嘴结构，完成双喷嘴斜击式水轮机转轮的水力及结构设计，采用UG软件进行三维建模及Gambit软件进行网格划分，最终我们采用CFD技术对此类水轮机转轮及内部流道进行了数值模拟，来分析和研究其内部流动规律，可以看出射流之间与转轮内部水流的干涉情况是怎样的，从而有针对性的对斗叶型线进行优化，弥补了单喷嘴斜击式水轮机出力受限的问题，喷嘴数目的增加有效的解决了射流与转轮内部流动之间的流动干涉问题，最终确定了双喷嘴斜击式水轮机转轮的可行性，此类水轮机有效的提高了转轮的效率，使机组运行安全平稳，同时本文还提出了该类型水轮机的安装技术标准及运行维护的技术措施，对电站的实际生产起到了一定的指导作用。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK730
【图文】：

模型设计的理论分析水轮机又分为：①水斗式、②斜击式、③双击式三种[5]，其中斜射出来的自由射流来冲击转轮做功的（自由射流的动能转化为转水轮机是依靠一些假设条件来建立基本原理模型的。如图 2.1 所示冲击式水轮机直径1D 假设为无穷大。喷射出来的自由射流的射流直径0d 为无穷小。是具有固定长度的理想柱面，其数量0Z 无穷多，而节距是无穷小式水轮机的水斗在规定图面上作的是匀速直线运动，其速度为U 1V 与U 两者形成射流，射流角为1 ；1W 与U 的夹角为相对进水角水流是理想水流上假设，我们可以把斜击式水轮机的基本原理模型看作为平面问

图 2.3 双喷嘴斜击式水轮机转轮水力模型Fig.2.3 The hydraulic model of dual-nozzle oblique strike turbine runner

图 2.4 开发出的双喷嘴斜击式水轮机转轮木模图Fig. 2.4 The wooden model of dual-nozzle oblique strike turbine runner developed

【参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 宋文武;符杰;周敏;姚文革;杨佐卫;;多喷嘴冲击式水轮机内部流动及部件振形的研究[J];大电机技术;2008年06期

2 许和勇;叶正寅;王刚;史爱明;;聚合多重网格法在旋翼前飞流场计算中的应用[J];航空动力学报;2007年02期

3 张驭海;宋文武;符杰;;一种新型斜击式水轮机的开发与性能分析研究[J];能源研究与管理;2010年02期

4 谷德君;陈波;孔繁久;;非接触式承片台流体动力学仿真分析[J];机械工程师;2010年01期

5 符杰;宋文武;王辉艳;;冲击式水轮机斗叶根部型线优化设计[J];农业机械学报;2012年09期

6 许荣桂;;关于冲击式水轮机用模型综合特性曲线选型设计方法与实例剖析[J];黑龙江水利科技;2010年06期

本文编号：2764676