泥沙颗粒对于冲击式水轮机的流动特性影响研究

发布时间：2022-02-23 04:02

　　当今世界,随着化石能源的不断消耗以及环境污染问题的日益严重,水能作为一种清洁能源开始在各国受到大力开发。现阶段,我国中水头段水力资源的开发利用技术已经日趋完善,但也伴随着可开发量愈来愈少,水电建设的重心开始转向具有开发难度较大的高水头水力资源的西部地区,而具有独特优势的冲击式水轮机开始受到广泛关注。但目前对于冲击式水轮机的研究相比于其他水轮机仍较为落后,近些年来才逐渐开始涉足射流在与水斗相互作用过程中伴随着射流之间以及射流与水斗之间干涉的复杂动态过程。至于考虑水轮机实际运行时流动介质中混有泥沙颗粒的相关研究则更少。因此本文在完成冲击式水轮机全流域的气液两相非定常计算的基础上,向流场中加入固体颗粒以模拟水轮机实际运行中水中裹挟泥沙的真实情况,本文研究的具体内容及结论如下:1.结合模型试验,在喷针开度为18mm条件下,即固定流量完成三个不同转轮转速的全流域气液两相非定常计算。将数值模拟得出的外特性值与模型试验结果进行了对比,对比结果表明采用数值模拟方法能够较好的预测冲击式水轮机气液两相流动的外特性,数值模拟方法的可靠性得到验证;同时通过具体分析不同转速下射流与单个水斗作用的过程,发现转轮的... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景及意义
    1.2 .国内外研究现状及分析
        1.2.1 冲击式水轮机数值模拟研究现状
        1.2.2 水力机械含沙流动研究现状
        1.2.3 研究现状综述
    1.3 本文研究内容
第2章 数值模拟计算理论
    2.1 多相流理论
        2.1.1 多相流求解方法
        2.1.2 均相与非均相模型
        2.1.3 固体相受力分析
    2.2 基本流动控制方程与湍流模型
        2.2.1 基本流动控制方程
        2.2.2 湍流模型
    2.3 模型的构建与网格的划分
        2.3.1 模型的建立
        2.3.2 网格划分
    2.4 冲击式水轮机模型特性曲线
    2.5 数值模型的选取与边界条件设置
        2.5.1 两相流动的求解设置
        2.5.2 三相流动的求解设置
    2.6 网格无关性验证
    2.7 本章小结
第3章 冲击式水轮机两相流动计算及外特性分析
    3.1 数值模拟与试验的对比验证
    3.2 单个水斗工作过程分析
    3.3 转速对转轮区流动特性的影响分析
    3.4 本章小结
第4章 泥沙颗粒对给水机构流动特性影响分析
    4.1 清水工况内流场分析
        4.1.1 配水环管流场分析
        4.1.2 喷嘴流场分析
    4.2 含沙工况内流场分析
        4.2.1 各支路颗粒的流量分布
        4.2.2 配水环管内颗粒分布特性及流场分析
        4.2.3 喷嘴内颗粒分布特性与流场分析
    4.3 给水机构能量损失分析
        4.3.1 配水环管能量损失分析
        4.3.2 喷嘴能量损失分析
    4.4 本章小结
第5章 泥沙颗粒对转轮区流动特性影响分析
    5.1 泥沙颗粒对水轮机出力及效率的影响
    5.2 泥沙颗粒对单个水斗工作过程的影响
        5.2.1 泥沙颗粒对射流展开的影响
        5.2.2 泥沙颗粒对单个水斗受力的影响
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]虹吸式轴流泵装置固液两相流数值模拟[J]. 郭楚.  人民珠江. 2020(04)
[2]固相颗粒对离心泵内部流场影响的数值分析[J]. 赵晓辉,赖喜德,廖功磊,钟林涛.  热能动力工程. 2019(04)
[3]固液两相流对离心泵压力脉动特性的影响[J]. 韩伟,刘慧娟,苏敏,权辉.  热能动力工程. 2017(08)
[4]泥沙直径和浓度对混流式水轮机转轮内流场的影响[J]. 廖姣,赖喜德,张兴.  水力发电学报. 2017(05)
[5]导叶端面间隙泥沙磨损数值预测研究[J]. 张广,魏显著,宋德强.  大电机技术. 2017(03)
[6]高水头混流式水轮机内部固液两相流数值分析[J]. 廖姣,张兴,张文明.  人民长江. 2017(07)
[7]射流与旋转水斗时空非定常三维流动研究[J]. 沈娜,韩凤琴.  水力发电. 2017(03)
[8]基于两相流动理论的混流式水轮机叶轮内泥沙磨损的数值模拟[J]. 胡全友,刘小兵,赵琴.  水电能源科学. 2016(07)
[9]泥沙浓度及粒径对水轮机转轮内部流动影响的数值分析[J]. 张广,魏显著.  农业工程学报. 2014(23)
[10]含沙水流中粒径对离心泵叶轮磨损特性影响的数值分析[J]. 杨从新,董富弟,程效锐,申立新,赵伟国.  兰州理工大学学报. 2014(04)



本文编号：3640830