多泥沙高水头水电站水轮机导叶内部流动及磨损研究
发布时间：2020-11-02 16:50
众所周知,多泥沙高水头水电站中,水轮机导叶是水轮机过流部件泥沙磨损最为严重的过流部件。新疆夏特水电站所在河流区域的含沙量高,并且沙粒的硬度大,根据其它多泥沙高水头水电站运行的经验,预计夏特水电站的水轮机导叶磨损也将会是相当严重的。本研究就针对夏特水电站,数值模拟分析拟采用的HLA542-LJ-275水轮机导叶内部沙水流动特性和泥沙浓度分布,并采用局部绕流的试验方法对导叶开展磨损试验,为夏特水电站的水轮机设计提供重要的参考依据。主要研究工作及成果如下:1)本研究运用三维建模软件UG对夏特电站拟选的HLA542-LJ-275水轮机全流道进行了三维几何建模,并将各过流部件导入ICEM CFD软件中进行网格划分,并进行了网格无关性验证。2)运用流体动力学计算软件对水轮机三个工况(小流量工况、设计工况及大流量工况)进行了三维数值模拟计算,得到了导叶内部的沙水流动特性、泥沙浓度分布情况。数值结果表明:压力沿座环圆周面分布对称,导叶内部泥沙浓度最大区域出现在导叶头部附近,活动导叶背面靠近尾部区域泥沙速度最高,由此预估导叶头部以及活动导叶尾部磨损将较为严重。3)采用表面形貌法,对夏特水电站拟选的HLA542-LJ-275水轮机导叶进行了泥沙磨损试验,对导叶关键位置的磨损量进行了分析,发现活动导叶尾部附近磨损量较大。试验与数值计算结果对比发现,水轮机导叶磨损程度受泥沙速度与泥沙浓度共同影响,主要受沙水速度影响,活动导叶尾部速度高磨损最为严重,为夏特水电站水轮机防泥沙磨损设计提供重要的参考依据。
【学位单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TV734.1
【部分图文】：
3.2 水轮机全流道三维模型建立蜗壳作为水轮机组十分重要的引水部件[53]。它的作用是与导叶协同向转轮均匀供水，需要保证水流在流入导水机构前形成一定量的速度环量，而且还要轴对称地流入并尽可能地减少速度损失，这就要求在设计蜗壳时断面尺寸不宜过大，形状要尽可能合理，这样不仅能使蜗壳有较高的强度还能最大限度地减少制作成本，更加经济而且安全根据电站提供的蜗壳单线图，用 UG 软件对蜗壳三维实体的模型进行建立，得到的蜗壳三维模型图如图 3.1 所示。
3.2 水轮机全流道三维模型建立蜗壳作为水轮机组十分重要的引水部件[53]。它的作用是与导叶协同向转轮均匀供水，需要保证水流在流入导水机构前形成一定量的速度环量，而且还要轴对称地流入并尽可能地减少速度损失，这就要求在设计蜗壳时断面尺寸不宜过大，形状要尽可能合理，这样不仅能使蜗壳有较高的强度还能最大限度地减少制作成本，更加经济而且安全根据电站提供的蜗壳单线图，用 UG 软件对蜗壳三维实体的模型进行建立，得到的蜗壳三维模型图如图 3.1 所示。
图 3.3 转轮三维模型图 图 3.4 尾水管三维模型图Fig 3.3 Three-dimensional model of the wheel Fig 3.4 Three-dimensional model of tailpipe尾水管作为过流部件之一在水流流经转轮后其作用就不那么突出，由于影响水轮机内整体的流动情况，水轮机发电效率也会受到一定程度影响，并且尾水管在将转轮流过的水流导出的同时加以回收利用，可以让剩余的水能有用武之地，在此过程中尾水管的设计好坏也有决定作用。尾水管结构相对比较简单，故设计与建模也相对较为容易。利用 UG 软件建立的水轮机尾水管三维模型如图 3.4 所示。将以上建立的水轮机各个过流部件的三维模型组装起来即可得到全流道的几何模型图，如图 3.5 所示。
【相似文献】
本文编号：2867305
【学位单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TV734.1
【部分图文】：
3.2 水轮机全流道三维模型建立蜗壳作为水轮机组十分重要的引水部件[53]。它的作用是与导叶协同向转轮均匀供水，需要保证水流在流入导水机构前形成一定量的速度环量，而且还要轴对称地流入并尽可能地减少速度损失，这就要求在设计蜗壳时断面尺寸不宜过大，形状要尽可能合理，这样不仅能使蜗壳有较高的强度还能最大限度地减少制作成本，更加经济而且安全根据电站提供的蜗壳单线图，用 UG 软件对蜗壳三维实体的模型进行建立，得到的蜗壳三维模型图如图 3.1 所示。
3.2 水轮机全流道三维模型建立蜗壳作为水轮机组十分重要的引水部件[53]。它的作用是与导叶协同向转轮均匀供水，需要保证水流在流入导水机构前形成一定量的速度环量，而且还要轴对称地流入并尽可能地减少速度损失，这就要求在设计蜗壳时断面尺寸不宜过大，形状要尽可能合理，这样不仅能使蜗壳有较高的强度还能最大限度地减少制作成本，更加经济而且安全根据电站提供的蜗壳单线图，用 UG 软件对蜗壳三维实体的模型进行建立，得到的蜗壳三维模型图如图 3.1 所示。
图 3.3 转轮三维模型图 图 3.4 尾水管三维模型图Fig 3.3 Three-dimensional model of the wheel Fig 3.4 Three-dimensional model of tailpipe尾水管作为过流部件之一在水流流经转轮后其作用就不那么突出，由于影响水轮机内整体的流动情况，水轮机发电效率也会受到一定程度影响，并且尾水管在将转轮流过的水流导出的同时加以回收利用，可以让剩余的水能有用武之地，在此过程中尾水管的设计好坏也有决定作用。尾水管结构相对比较简单，故设计与建模也相对较为容易。利用 UG 软件建立的水轮机尾水管三维模型如图 3.4 所示。将以上建立的水轮机各个过流部件的三维模型组装起来即可得到全流道的几何模型图，如图 3.5 所示。
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本文编号：2867305
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