水轮机内部流场湍流模型适用性探究及仿真分析

发布时间：2020-11-09 17:36

　　 水轮机为水力发电的核心部件,其内部流场的流动状态直接影响着水轮机的效率及运行的安全、稳定性。本文选用挪威科技大学国家重点实验室的数据,以混流式水轮机F-99为研究对象,建立蜗壳及导水机构、转轮、尾水管各部件三维流域模型,并划分网格,使用计算机进行数值仿真计算研究。为探究湍流模型在水轮机内部流场计算中的适用性,选取三种典型工况,即小流量、最优及大流量工况,采用RNG k-?、Realizable k-?与k-ωSST三种湍流模型,稳态求解水轮机内部流场流动状况,得到尾水管处测量线上的速度分布及转轮扭矩值,与实验测试结果进行对比,分析湍流模型的精确度,为后续非稳态计算选用更为合适的湍流模型提供参考,以求提高计算的精确度。根据对湍流模型适用性的探究结果,小流量工况下选用Realizable k-?湍流模型,最优及大流量工况下选用k-ωSST湍流模型,对水轮机内部流场进行非稳态求解计算,分析各过流部件内部流场的流动状态,包括蜗壳及导水机构、轮转、尾水管内部速度场与涡结构的分布情况,将数值计算得到的监测点处压力值及压力脉动,与实验测试结果对比,进行误差分析,并推断压力脉动的产生,主要由于转轮转动产生的动静干涉所引起,为水轮机内部流场数值求解的精确度和机组的稳定运行方面提供参考。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK730
【部分图文】：

开发仍需加快，西电东送项目的具体落实能够促进我国经济发展的协调性和可持续性，且对于改善生态环境，无疑有非常重大的意义。中国疆土广阔，水资源的储存量非常丰富。根据统计如图1.1所示，在我国流域面积超过50平方公里以的上河流有45203条，所有河流加起来的总共长度在150.85万公里；流域面积在100平方公里以上的河流有22909条，加起来的长度也有111.46万公里；有2221条河流是流域面积是超1000平方公里以上，总共的长度为38.65万公里；河流流域在10000平方公里以上就比较少，只有228条，总共的河流长度为13.5万公里[2]。图 1.1 中国河流数量统计柱状图目前，水电站共有46758座

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轮机主要部件分为蜗壳及导水机构、转轮和尾水管，基于三维建模软件UG对水轮机蜗壳及导水机构部件的流域、转轮流域及尾水管流域分别编辑并进行装配，水轮机流道三维模型如图3.1所示。图 3.1 水轮机全流域三维模型
【参考文献】

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本文编号：2876760