基于CFD技术的HL110转轮改型水力性能研究
发布时间：2021-07-08 12:56
HL110转轮在国内小型水电站大量使用,以目前技术看主要性能指标偏低,本文提出用CFD技术进行增效扩容优化设计,基于福建某电站,利用0.14D1导叶高的基础转轮,进行上冠下环及叶片修型,对叶片进出水边设定了ABCD共四个点,通过变换四个点的相对角度用以控制叶片曲率,找出影响出力效率的主要因素,用此方法优化后的转轮与原HL110转轮对比,各水头各开度下效率、出力、空化等指标均提升明显,高效区宽广,满足增容10%的目标。该方法简单可靠,为增容改造项目转轮改型设计计算提供了一种可借鉴的模式。
【文章来源】：大电机技术. 2020,(05)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
叶片背面100～200kPa区域00.0250.0500.0750.100/mVelocity
转轮保持一致。对现有的转轮数据库查阅幵未有符合要求的转轮，拟采用转轮改型设计结合CFD计算验证方式，改型的转轮以现有0.14D1导叶高的转轮为基础，修改上冠和下环曲面，降低导叶高至0.12D1，同时对出水边进行切割修型，以保证D2与原HL110一致，保证原尾水管不做变动，叶片数依然采用17片，确定了叶片轴面方案。叶片轴面方案与原HL110对比可见，D1、D2和D3保持不变，D4减少较多，叶片面积增大。改型后转轮叶片轴面图与HL110转轮及0.14D1转轮对比如图5所示。图5叶片轴面对比图为后期优化转轮方案需要，同时降低叶片曲线建模的工作量，在叶片进口和出口与上冠下环交接处设置了ABCD共4个点，变换4点的相对位置角控制不同的叶片曲率，以研究不同位置点下不同曲率下的水力性能。叶片曲率控制点如图6所示。图6叶片曲率控制点-1.036e+005-1.109e+005-1.182e+005-1.255e+005-1.327e+005-1.400e+005-1.473e+005-1.545e+005-1.618e+005-1.691e+005-1.764e+005-1.836e+005-1.909e+005-1.982e+005-2.055e+005-2.127e+005-2.200e+005PressureContour1[Pa]00.0250.0500.0750.100/m00.0250.0500.0750.100/mVelocityStreamline14.430e+0013.324e+0012.217e+0011.111e+0014.441e-002[ms∧-1]680290516.881.6108.2改型转轮HL110转轮0.14D1转轮BAD3D1DD2CD4
证原尾水管不做变动，叶片数依然采用17片，确定了叶片轴面方案。叶片轴面方案与原HL110对比可见，D1、D2和D3保持不变，D4减少较多，叶片面积增大。改型后转轮叶片轴面图与HL110转轮及0.14D1转轮对比如图5所示。图5叶片轴面对比图为后期优化转轮方案需要，同时降低叶片曲线建模的工作量，在叶片进口和出口与上冠下环交接处设置了ABCD共4个点，变换4点的相对位置角控制不同的叶片曲率，以研究不同位置点下不同曲率下的水力性能。叶片曲率控制点如图6所示。图6叶片曲率控制点-1.036e+005-1.109e+005-1.182e+005-1.255e+005-1.327e+005-1.400e+005-1.473e+005-1.545e+005-1.618e+005-1.691e+005-1.764e+005-1.836e+005-1.909e+005-1.982e+005-2.055e+005-2.127e+005-2.200e+005PressureContour1[Pa]00.0250.0500.0750.100/m00.0250.0500.0750.100/mVelocityStreamline14.430e+0013.324e+0012.217e+0011.111e+0014.441e-002[ms∧-1]680290516.881.6108.2改型转轮HL110转轮0.14D1转轮BAD3D1DD2CD4
【参考文献】：
期刊论文
[1]混流式水轮机水力设计技术的研究和应用[J]. 彭忠年,陈锐,莫为泽,田娅娟,薛鹏,王鑫. 中国水利水电科学研究院学报. 2018(05)
[2]叶顶间隙对低比转速混流泵性能及内部流场影响的数值研究[J]. 张文武,余志毅,祝宝山,杨策. 机械工程学报. 2017(22)
[3]基于转轮换型的水轮机增容改造及数值模拟[J]. 敏政,田亚平,朱月龙,张学光,韩伟. 人民长江. 2017(16)
[4]基于数值模拟的混流式水轮机叶片改型方法的研究[J]. 刘彬,余波,陈凌平. 大电机技术. 2015(04)
[5]水泵水轮机转轮三维反问题设计与特性研究[J]. 王旭鹤,祝宝山,樊红刚,谭磊,陈元林,王焕茂. 农业机械学报. 2014(12)
[6]超低比转速混流式水轮机不同叶片转轮分析[J]. 毛秀丽,郑源,屈波,盛立君,潘志刚. 人民黄河. 2014(07)
[7]可逆式水泵水轮机转轮的三维反问题优化设计[J]. 王旭鹤,祝宝山,曹树良,谭磊. 农业工程学报. 2014(13)
[8]基于CFD的HL129转轮改造研究[J]. 张东利. 西北水电. 2013(06)
[9]基于CFX数值模拟的水轮机转轮叶片优化设计[J]. 何芳. 机电信息. 2011(36)
[10]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)
本文编号：3271612
【文章来源】：大电机技术. 2020,(05)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
叶片背面100～200kPa区域00.0250.0500.0750.100/mVelocity
转轮保持一致。对现有的转轮数据库查阅幵未有符合要求的转轮，拟采用转轮改型设计结合CFD计算验证方式，改型的转轮以现有0.14D1导叶高的转轮为基础，修改上冠和下环曲面，降低导叶高至0.12D1，同时对出水边进行切割修型，以保证D2与原HL110一致，保证原尾水管不做变动，叶片数依然采用17片，确定了叶片轴面方案。叶片轴面方案与原HL110对比可见，D1、D2和D3保持不变，D4减少较多，叶片面积增大。改型后转轮叶片轴面图与HL110转轮及0.14D1转轮对比如图5所示。图5叶片轴面对比图为后期优化转轮方案需要，同时降低叶片曲线建模的工作量，在叶片进口和出口与上冠下环交接处设置了ABCD共4个点，变换4点的相对位置角控制不同的叶片曲率，以研究不同位置点下不同曲率下的水力性能。叶片曲率控制点如图6所示。图6叶片曲率控制点-1.036e+005-1.109e+005-1.182e+005-1.255e+005-1.327e+005-1.400e+005-1.473e+005-1.545e+005-1.618e+005-1.691e+005-1.764e+005-1.836e+005-1.909e+005-1.982e+005-2.055e+005-2.127e+005-2.200e+005PressureContour1[Pa]00.0250.0500.0750.100/m00.0250.0500.0750.100/mVelocityStreamline14.430e+0013.324e+0012.217e+0011.111e+0014.441e-002[ms∧-1]680290516.881.6108.2改型转轮HL110转轮0.14D1转轮BAD3D1DD2CD4
证原尾水管不做变动，叶片数依然采用17片，确定了叶片轴面方案。叶片轴面方案与原HL110对比可见，D1、D2和D3保持不变，D4减少较多，叶片面积增大。改型后转轮叶片轴面图与HL110转轮及0.14D1转轮对比如图5所示。图5叶片轴面对比图为后期优化转轮方案需要，同时降低叶片曲线建模的工作量，在叶片进口和出口与上冠下环交接处设置了ABCD共4个点，变换4点的相对位置角控制不同的叶片曲率，以研究不同位置点下不同曲率下的水力性能。叶片曲率控制点如图6所示。图6叶片曲率控制点-1.036e+005-1.109e+005-1.182e+005-1.255e+005-1.327e+005-1.400e+005-1.473e+005-1.545e+005-1.618e+005-1.691e+005-1.764e+005-1.836e+005-1.909e+005-1.982e+005-2.055e+005-2.127e+005-2.200e+005PressureContour1[Pa]00.0250.0500.0750.100/m00.0250.0500.0750.100/mVelocityStreamline14.430e+0013.324e+0012.217e+0011.111e+0014.441e-002[ms∧-1]680290516.881.6108.2改型转轮HL110转轮0.14D1转轮BAD3D1DD2CD4
【参考文献】：
期刊论文
[1]混流式水轮机水力设计技术的研究和应用[J]. 彭忠年,陈锐,莫为泽,田娅娟,薛鹏,王鑫. 中国水利水电科学研究院学报. 2018(05)
[2]叶顶间隙对低比转速混流泵性能及内部流场影响的数值研究[J]. 张文武,余志毅,祝宝山,杨策. 机械工程学报. 2017(22)
[3]基于转轮换型的水轮机增容改造及数值模拟[J]. 敏政,田亚平,朱月龙,张学光,韩伟. 人民长江. 2017(16)
[4]基于数值模拟的混流式水轮机叶片改型方法的研究[J]. 刘彬,余波,陈凌平. 大电机技术. 2015(04)
[5]水泵水轮机转轮三维反问题设计与特性研究[J]. 王旭鹤,祝宝山,樊红刚,谭磊,陈元林,王焕茂. 农业机械学报. 2014(12)
[6]超低比转速混流式水轮机不同叶片转轮分析[J]. 毛秀丽,郑源,屈波,盛立君,潘志刚. 人民黄河. 2014(07)
[7]可逆式水泵水轮机转轮的三维反问题优化设计[J]. 王旭鹤,祝宝山,曹树良,谭磊. 农业工程学报. 2014(13)
[8]基于CFD的HL129转轮改造研究[J]. 张东利. 西北水电. 2013(06)
[9]基于CFX数值模拟的水轮机转轮叶片优化设计[J]. 何芳. 机电信息. 2011(36)
[10]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)
本文编号：3271612
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