双列活动导叶串列叶栅对混流式水轮机性能的影响
发布时间:2021-06-28 06:11
研究活动导叶和固定导叶构成的叶栅流场特性并对其进行优化设计,增强其过流能力和调节能力对优化转轮进口条件、提高水轮机组的整体性能具有十分重要的意义。进入转轮的水流具有一定的冲角是转轮叶片脱流产生的根本原因,冲角的变化主要是由导叶开度决定,因此导叶开度的大小决定了转轮内脱流的情况。混流式水轮机在偏工况运行时,不仅在尾水管中产生涡带,同时也会在转轮流道内产生脱流涡,严重影响水轮机运行的安全稳定性。本研究将串列叶栅技术应用到混流式水轮机导水机构,通过调节内、外活动导叶开度关系,优化转轮进口和出口条件,从而减少转轮内脱流的产生。主要完成的工作和得出的结论有以下几点:1.活动导叶串列叶栅与固定导叶相对位置的优化。在翼型几何型线不变的前提下,将串列叶栅布置在9个不同的相对位置,通过数值模拟的方法探索固定导叶与串列叶栅的最佳位置关系,主要寻优依据是叶栅水力损失和出口断面的速度分布。分析得出,导叶进水角和几何进水角不相等,串列叶栅主要水力损失由内列活动导叶产生,同时也得出了固定导叶和双列活动导叶个数为1:2时最佳的位置关系。2.活动导叶串列叶栅开度关系的确定。为了研究双列活动导叶在哪种组合条件下更有利于...
【文章来源】:西安理工大学陕西省
【文章页数】:98 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 国内外串列叶栅研究现状
1.2.2 导叶串列叶栅在水轮机应用的发展
1.2.3 叶道涡及尾水管稳定性研究现状
1.3 拟采取的研究方案及可行性分析
1.3.1 数值计算方法
1.3.2 网格划分
1.3.3 串列叶栅与固定导叶的相对位置优化
1.3.4 串列叶栅与转轮的动静干涉问题研究
1.4 研究的主要内容
2 湍流控制方程和数值计算方法
2.1 湍流控制方程
2.2 湍流模型
2.2.1 标准k-ε 湍流模型
2.2.2 SST k-ω 湍流模型
2.3 混流式水轮机三维非定常湍流计算方法
2.3.1 各部件分别计算的模型
2.3.2 水轮机全流道三维湍流计算模型
2.3.3 动轮和静轮间平均模型及转轮和导叶间掺混面法
3 双列活动导叶与固定导叶位置关系对水力性能的影响
3.1 双列活动导叶几何模型的设计
3.2 数值计算方法
3.3 计算结果及分析
3.3.1 效率及水力损失分析
3.3.2 水力参数分析
3.3.3 流场分析
3.4 本章小结
4 双列活动导叶开度关系的确定
4.1 计算模型及计算工况的选择
4.1.1 计算模型
4.1.2 计算工况选择
4.2 数值模拟计算方法
4.3 计算结果分析
4.3.1 效率分析
4.3.2 水力损失
4.3.3 双列活动导叶流场对比分析
4.4 本章小结
5 双列活动导叶混流式水轮机三维全流道定常分析
5.1 几何模型及计算工况的选择
5.1.1 几何模型的建立
5.1.2 计算工况的选择
5.2 数值计算方法
5.3 计算结果及分析
5.3.1 效率分析
5.3.2 工况1流场分析
5.3.3 工况2流场分析
5.3.4 工况3流场分析
5.4 本章小结
6 双列活动导叶混流式水轮机三维湍流非定常计算及压力脉动分析
6.1 监控点设置
6.2 计算时间步长设置及动静交界面的处理
6.3 工况1非定常计算压力脉动分析
6.3.1 压力脉动分析
6.3.2 转轮上冠附近流态分析
6.3.3 尾水管流态分析
6.4 工况2非定常计算结果分析
6.4.1 压力脉动分析
6.4.2 转轮上冠附近流态分析
6.4.3 尾水管流态分析
6.5 工况3非定常计算结果分析
6.5.1 压力脉动分析
6.5.2 转轮上冠附近流态分析
6.5.3 尾水管流态分析
6.6 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】:
期刊论文
[1]高比转速混流式水轮机叶道涡工况下转轮的动力特性分析[J]. 阮辉,廖伟丽,宫海鹏,赵亚萍,罗兴锜. 水力发电学报. 2015(11)
[2]混流式水轮机小开度下导水机构内湍流特性和叶道涡结构研究[J]. 郭涛,张立翔. 工程力学. 2015(06)
[3]混流式水轮机叶道涡引起的振动问题研究[J]. 卢磊,张礼达,杨静,魏艳立. 中国农村水利水电. 2014(09)
[4]混流水轮机导叶出口流场的压力脉动数值分析[J]. 石祥钟,滕忠雪,王思恒,王利英. 水利水电技术. 2013(10)
[5]导叶双列叶栅CFD数值计算及结果分析方法研究[J]. 陈元林,覃大清. 大电机技术. 2013(04)
[6]基于集合经验模态分解与Wigner-Ville分布的水轮机振动特征信号的分析研究[J]. 苏立,南海鹏,余向阳,吴罗长,王瑾. 水力发电学报. 2012(02)
[7]混流式水轮机转轮区叶道涡压力脉动数值研究[J]. 张鹏远,祝宝山,张乐福. 大电机技术. 2009(06)
[8]应用三维导叶的混流式水轮机湍流计算[J]. 张宇宁,刘树红,吴玉林,杨建明. 水力发电学报. 2008(03)
[9]低水头混流式水轮机叶道涡引起的噪声及其消除[J]. 石清华,许巍巍,龚莉. 东方电机. 2008(01)
[10]串列叶片式离心叶轮内流场的数值研究[J]. 王宝潼,张楚华,席光,刘帆. 西安交通大学学报. 2007(11)
博士论文
[1]大型混流式水轮机水力稳定性研究[D]. 张双全.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]基于线性回归的水电机组振动建模与评价准则探究[D]. 曹登峰.中国水利水电科学研究院 2013
本文编号:3253782
【文章来源】:西安理工大学陕西省
【文章页数】:98 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 国内外串列叶栅研究现状
1.2.2 导叶串列叶栅在水轮机应用的发展
1.2.3 叶道涡及尾水管稳定性研究现状
1.3 拟采取的研究方案及可行性分析
1.3.1 数值计算方法
1.3.2 网格划分
1.3.3 串列叶栅与固定导叶的相对位置优化
1.3.4 串列叶栅与转轮的动静干涉问题研究
1.4 研究的主要内容
2 湍流控制方程和数值计算方法
2.1 湍流控制方程
2.2 湍流模型
2.2.1 标准k-ε 湍流模型
2.2.2 SST k-ω 湍流模型
2.3 混流式水轮机三维非定常湍流计算方法
2.3.1 各部件分别计算的模型
2.3.2 水轮机全流道三维湍流计算模型
2.3.3 动轮和静轮间平均模型及转轮和导叶间掺混面法
3 双列活动导叶与固定导叶位置关系对水力性能的影响
3.1 双列活动导叶几何模型的设计
3.2 数值计算方法
3.3 计算结果及分析
3.3.1 效率及水力损失分析
3.3.2 水力参数分析
3.3.3 流场分析
3.4 本章小结
4 双列活动导叶开度关系的确定
4.1 计算模型及计算工况的选择
4.1.1 计算模型
4.1.2 计算工况选择
4.2 数值模拟计算方法
4.3 计算结果分析
4.3.1 效率分析
4.3.2 水力损失
4.3.3 双列活动导叶流场对比分析
4.4 本章小结
5 双列活动导叶混流式水轮机三维全流道定常分析
5.1 几何模型及计算工况的选择
5.1.1 几何模型的建立
5.1.2 计算工况的选择
5.2 数值计算方法
5.3 计算结果及分析
5.3.1 效率分析
5.3.2 工况1流场分析
5.3.3 工况2流场分析
5.3.4 工况3流场分析
5.4 本章小结
6 双列活动导叶混流式水轮机三维湍流非定常计算及压力脉动分析
6.1 监控点设置
6.2 计算时间步长设置及动静交界面的处理
6.3 工况1非定常计算压力脉动分析
6.3.1 压力脉动分析
6.3.2 转轮上冠附近流态分析
6.3.3 尾水管流态分析
6.4 工况2非定常计算结果分析
6.4.1 压力脉动分析
6.4.2 转轮上冠附近流态分析
6.4.3 尾水管流态分析
6.5 工况3非定常计算结果分析
6.5.1 压力脉动分析
6.5.2 转轮上冠附近流态分析
6.5.3 尾水管流态分析
6.6 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】:
期刊论文
[1]高比转速混流式水轮机叶道涡工况下转轮的动力特性分析[J]. 阮辉,廖伟丽,宫海鹏,赵亚萍,罗兴锜. 水力发电学报. 2015(11)
[2]混流式水轮机小开度下导水机构内湍流特性和叶道涡结构研究[J]. 郭涛,张立翔. 工程力学. 2015(06)
[3]混流式水轮机叶道涡引起的振动问题研究[J]. 卢磊,张礼达,杨静,魏艳立. 中国农村水利水电. 2014(09)
[4]混流水轮机导叶出口流场的压力脉动数值分析[J]. 石祥钟,滕忠雪,王思恒,王利英. 水利水电技术. 2013(10)
[5]导叶双列叶栅CFD数值计算及结果分析方法研究[J]. 陈元林,覃大清. 大电机技术. 2013(04)
[6]基于集合经验模态分解与Wigner-Ville分布的水轮机振动特征信号的分析研究[J]. 苏立,南海鹏,余向阳,吴罗长,王瑾. 水力发电学报. 2012(02)
[7]混流式水轮机转轮区叶道涡压力脉动数值研究[J]. 张鹏远,祝宝山,张乐福. 大电机技术. 2009(06)
[8]应用三维导叶的混流式水轮机湍流计算[J]. 张宇宁,刘树红,吴玉林,杨建明. 水力发电学报. 2008(03)
[9]低水头混流式水轮机叶道涡引起的噪声及其消除[J]. 石清华,许巍巍,龚莉. 东方电机. 2008(01)
[10]串列叶片式离心叶轮内流场的数值研究[J]. 王宝潼,张楚华,席光,刘帆. 西安交通大学学报. 2007(11)
博士论文
[1]大型混流式水轮机水力稳定性研究[D]. 张双全.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]基于线性回归的水电机组振动建模与评价准则探究[D]. 曹登峰.中国水利水电科学研究院 2013
本文编号:3253782
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