基于CFD流场计算的弯肘型与圆截面型尾水管水力性能研究

发布时间：2017-09-03 16:34

  本文关键词：基于CFD流场计算的弯肘型与圆截面型尾水管水力性能研究

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【摘要】：尾水管是反击式水轮机中的一个重要组成部件,它的作用是将水轮机转轮出口的动能转成压能,并回收水流的部分能量。水轮机组运行过程中产生振动的会影响机组的稳定性,尾水管中的流态对水轮机组的稳定性有重要的影响,选择合适的尾水管对机组运行稳定性和机组能量特性有着重大意义。本文以某水电站型号为HL365-LJ-233的水轮机作为研究对象,运用SolidWorks三维建模,使用FLUENT软件进行流场分析。主要研究对比圆截面尾水管和弯肘型尾水管在不同工况下的性能的表现,研究的结果以FLUENT软件流场分析的速度图、压力图和流线图来表示。观察图形可对比两种尾水管在不同工况下内部水流的流态,从而确定哪一种尾水管的内部流态好稳定性好。经过模拟计算得出圆截面型尾水管与弯肘型尾水管的性能比较:在小流量下,两种尾水管内部流态都比较紊乱,二次回流和滞流现象严重;在最优工况下,两种尾水管速度以及压力分布合理,流态较为稳定,流线也比较顺畅。总的来说,弯肘型尾水管的速度、压力和流线分布较圆截面型尾水管更为均匀。弯肘型尾水管内部流态合理,水力损失小,恢复性能好,接近于实际情况。
【关键词】：圆截面型尾水管 弯肘型尾水管 稳定性 内部流态
【学位授予单位】：南昌工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK733
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 本文研究背景及意义7
• 1.2 尾水管的作用及内部流动特征7-8
• 1.3 尾水管内部流态研究现状8-11
• 1.4 本文主要研究内容11-12
• 2 基于计算流体力学的研究方法12-30
• 2.1 计算流体力学介绍12-13
• 2.2 CFD原理13-21
• 2.2.1 计算流体力学求解的数值方法13-15
• 2.2.2 流场迭代求解方法15-20
• 2.2.2.1 SIMPLE算法16-18
• 2.2.2.2 SIMPLEC算法18
• 2.2.2.3 PISO算法18-20
• 2.2.3 CFD软件结构20-21
• 2.3 流体力学基本方程21-24
• 2.3.1 连续性方程21-22
• 2.3.2 动量方程22
• 2.3.4 能量方程22-24
• 2.4 湍流模型24-29
• 2.4.1 单方程（Spalart-Allmaras）模型24-25
• 2.4.2 标准k~ε模型25-26
• 2.4.3 RNG k~ε 模型26-27
• 2.4.4 可实现（Realizable） k~ε 模型27
• 2.4.5 Reynolds应力模型27-28
• 2.4.6 大涡模拟28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 过流部件的几何建模和网格划分30-41
• 3.1 几何建模的建立30-33
• 3.1.1 蜗壳的几何建模30-31
• 3.1.2 转轮的几何建模31-32
• 3.1.3 尾水管的几何建模32-33
• 3.2 网格类型和生成方法33-38
• 3.2.1 结构化网格34-35
• 3.2.2 非结构化网格35
• 3.2.3 混合网格35-36
• 3.2.4 网格的质量检查36
• 3.2.5 ICEM CFD简介36-37
• 3.2.6 Meshing网格划分平台37
• 3.2.7 网格划分过程37-38
• 3.3 三维数值模拟的边界条件38-40
• 3.3.1 入口边界条件38
• 3.3.2 出口边界条件38
• 3.3.3 压力边界条件38-39
• 3.3.4 固壁边界条件39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 尾水管的内部流动计算及结果分析41-48
• 4.1 尾水管模拟结果分析对比42-47
• 4.2 本章小结47-48
• 5 结论与展望48-50
• 5.1 结论48-49
• 5.2 展望49-50
• 参考文献50-54
• 致谢54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冯建军;武桦;吴广宽;郭鹏程;罗兴，

本文编号：786140