六喷嘴冲击式水轮机全流域数值模拟及损失机理研究

发布时间：2020-11-17 03:23

　　 随着全世界电力使用量的不断增长,电力产业面临高速拓展的机遇。水力发电因其具有资源清洁、丰富、可持续发展等优点而被广发应用,冲击式水轮机是利用高水头资源的主要设备。为了提高冲击式水轮机的出力,新设计的冲击式水轮机普遍采用多喷嘴,多喷嘴意味着流动更为复杂,分析更加困难,六喷嘴冲击式水轮机是目前应用较多的多喷嘴式冲击式水轮机,对其全通道损失分析的研究较少,鉴于此本文分析六喷嘴冲击式水轮机内部的流动过程,找出运行中的流动损失及原因,为优化改进多喷嘴冲击式水轮机的出力和效率提供依据,具体研究内容如下:1、探究冲击式水轮机给水机构损失原理,分析开度和水头变化对给水机构损失的影响以及给水机构内部的压力和速度变化,找出给水机构内部损失及原因;2、分析给水机构内部的流动状态对自由射流的影响机理,并对自由射流的形状和内部能量变化做出详细分析;3、利用VOF模型准确捕捉气液交界面的特点,通过力矩曲线、自由射流流动状态图和涡量分布等共同分析自由射流冲击转轮的流动过程,得出水斗力矩变化规律,4、分析转轮内部工作过程找出工作过程中的影响出力和效率的不良流动现象,分析开度和水头变化对转轮内不良流动的影响,得出转轮内出现不良流动现象的原因结果表明:六喷嘴冲击式水轮机给水机构的能量损失主要集中在喷嘴部分,喷嘴部分的能量损失受开度影响较大,而与水头的关系较弱,分叉管处的损失相对较小,且六个分叉管间的损失存在差异;流体流经分叉管时在靠近来流方向(分叉管内侧)产生漩涡,导致分叉管内侧压力低于外侧压力,内测速度也低于外侧速度;漩涡继续向下游发展,使自由射流的形状发生改变;21个水斗具有相同的出力特性,相互之间仅存在相位差,同一时刻共有7种不同状态的水斗,自由射流冲击转轮内的过程主要有三种不良流动现象,开度和水头的变化会影响三种不良流动。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV734.1
【部分图文】：

六喷嘴冲击式水轮机的具体参数如表 3-1 所示；表 3-1 模型参数参数 符号 参数值水斗数 Z 21喷嘴数 n 6喷嘴直径/mm d 41.19水斗宽度/mm B 128.53转轮基圆直径/mm D 497.58利用已有的六喷嘴冲击式水轮机各个部件结构参数，通过 UG 完成对配水环管和喷嘴的建模。本章是计算六喷嘴冲击式水轮机给水机构的流动状态，并要对射流进行分析，因此在构建模型时需要在完成配水环管和喷嘴的模型后，在喷嘴出口加入了一个圆柱形空气域，该空气域的半径为 3（d）长度为 6.3d；具体模型如图 3-1 所示。

lSd 行程(mm)；直径(mm)。拟前，首先要进行网格的划分，网格是数点连接方式的不同可分为结构化和非结构布是有规则的，连接方式是固定的，结构但对于结构十分复杂的部件，构建结构化，非结构化网格的节点则是随机的、没有困难；六喷嘴冲击式水轮机给水机构的结式水轮机给水机构进行了结构化网格划分，对分岔口、自由射流部分进行了网格局的数量为 413 万，计算网格如图 3-2 所示。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文叉管和喷嘴处产生水头损失，其中给水机构的水头损失主要集中在喷嘴部分，每个开度六个喷嘴间的水头损失都有细微差别，相对于喷嘴，配水环管分叉管部分的损失相对较小，但是六个分叉管的损失变化较大，六个分叉管部分损失的差别会影响喷嘴内的流动情况，使得六个相同喷嘴的损失出现细微差别。
【参考文献】

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本文编号：2887034