卧式混流式水轮机流动特性及噪声分析

发布时间：2017-04-02 14:01

  本文关键词：卧式混流式水轮机流动特性及噪声分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以卧式混流式水轮机为研究对象用数值模拟方法分析了该水轮机的流动特性并对由此引起的噪声进行了分析,研究工作主要表现在以下几个方面：(1)通过建模软件UGNX建立水轮机实体模型,然后通过布尔运算得到水轮机全流道三维数值模型。将水轮机全流道划分为进水、导叶、转轮、出水四个区域分别导入ANSYS ICEM中划分非结构化网格进而组装得到全流道计算网格。(2)采用Fluent软件进行流场数值模拟,先进行定常计算,然后以定常计算达到收敛之后的流场结果作为初始条件采用大涡模拟进行非定常计算得到水轮机流场的瞬时结果并对压力、涡量、速度等流场参数进行分析。在全流道各特征位置设置参考点监测压力等参数随时间的变化并绘制时程曲线图,对其作傅里叶变换进行频谱分析,对于研究混流式水轮机工作时的振动现象有一定的参考价值。(3)对水轮机转轮的振动特性进行了研究,分别得到转轮在空气中和水中的振动频率以及模态,然后将其结果与考虑预应力以及旋转因素时的结果进行对比分析。同时还模拟了混流式水轮机叶轮以及导叶的流激振动现象,分析了考虑流固耦合效应后转轮的位移、应力等参数变化。(4)本文采用声比拟法对流动噪声进行了预测,并分析了影响水轮机工作流动噪声的各因素。本文的研究工作对于混流式水轮机在效率、振动、噪声方面的研究有一定的借鉴意义。
【关键词】：混流式水轮机 大涡模拟 非定常计算 傅里叶变换 频谱分析 噪声模拟
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK733.1
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 水轮机数值模拟的国内外研究现状12-15
• 1.3 流体机械噪声模拟的国内外研究现状15-16
• 1.4 本文的主要研究内容及工作16-17
• 第二章 基本理论17-35
• 2.1 流体力学的基本控制方程17-19
• 2.1.1 连续性方程17
• 2.1.2 动量方程17-18
• 2.1.3 能量方程18
• 2.1.4 物理边界条件18-19
• 2.2 数值算法：压力修正法(SIMPLE算法)19-22
• 2.2.1 压力修正法的基本原理19-20
• 2.2.2 压力耦合方程SIMPLE算法的计算步骤20-22
• 2.3 湍流特性及湍流模型22-26
• 2.3.1 标准k-ε两方程模型22-23
• 2.3.2 大涡模拟(LES)23-26
• 2.4 声学理论26-30
• 2.4.1 声学基本概念26-28
• 2.4.2 声学数值模拟方法28-30
• 2.5 结构动力分析基本方程30-35
• 2.5.1 有限单元法动态分析的运动方程30-32
• 2.5.2 特征值问题及其基本特征32-33
• 2.5.3 特征值问题几种解法33-35
• 第三章 卧式混流式水轮机模型建立及网格划分35-40
• 3.1 混流式水轮机的物理模型35-37
• 3.2 混流式水轮机网格生成37-40
• 3.2.1 计算网格种类37-39
• 3.2.2 计算区域网格生成39-40
• 第四章 卧式混流式水轮机内部流场非定常计算40-65
• 4.1 卧式混流式水轮机内部流场数值模拟方法40
• 4.2 流场计算设置40-41
• 4.3 小开度工况下稳态计算结果41-46
• 4.4 小开度工况下瞬态计算结果分析46-55
• 4.5 小开度工况下全流场以及各过流部件压力特性55-63
• 4.5.1 各监控点压力脉动结果分析55-60
• 4.5.2 压力脉动FFT结果分析60-63
• 4.6 本章小结63-65
• 第五章 混流式水轮机转轮振动特性分析65-75
• 5.1 转轮结构振动特性分析65-70
• 5.1.1 转轮在空气与水中及考虑预应力时模态分析66-68
• 5.1.2 转轮转速对转轮振动特性的影响68-70
• 5.2 混流式水轮机转轮流激振动分析70-73
• 5.3 本章小结73-75
• 第六章 混流式水轮机流动噪声模拟75-85
• 6.1 噪声模拟结果分析75-84
• 6.2 本章小结84-85
• 第七章 结论与展望85-88
• 7.1 主要研究成果与结论85-86
• 7.2 展望86-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-95
• 附录A 硕士期间发表论文95

【参考文献】

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1 黄剑峰;张立翔;王文全;姚激;;混流式水轮机三维非定常流分离涡模型的精细模拟[J];中国电机工程学报;2011年26期

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本文编号：282585