混流式水轮机叶道涡试验及数值研究

发布时间：2021-06-26 01:36

　　在偏工况下,叶道涡是转轮叶片进口冲角过大和转轮内部狭长弯曲流道的综合作用而产生。当混流式水轮机在偏离设计工况下运行时,水流会在转轮上冠进口处发生二次流和脱流,在转轮下环出口处可以看到有一连串的涡束流出,这一连串的涡束就是叶道涡。转轮流道内出现叶道涡时,可能对叶片诱发空化空蚀;叶道涡发展到一定程度时会引发水轮机组和相邻混凝土构件的水力振动。本研究采用CFD技术对混流式水轮机内部流动进行数值计算与分析,分析转轮流道内叶道涡的初生与发展以及叶道涡引起的压力脉动,应用PIV技术对混流式水轮机内部流动进行测试,分析混流式水轮机内部流场的流动形态。通过对叶道涡初生工况和发展工况的流线图、湍流动能图以及叶道涡压力脉动进行分析,研究混流式水轮机叶道涡的流动特性及其影响。主要研究内容如下:1、对测试用的水轮机蜗壳、导叶、转轮装置进行了局部改装设计成具有透明观察窗,适用PIV系统对转轮内部流场的试验测试。2、利用PIV view 3C软件和Tecplot软件,处理试验数据,得到了转轮流道内部流场的流线图,观察和比较了叶道涡初生现象和叶道涡发展现象。3、结合试验水轮机的设计资料,对水轮机应用UG软件进行了全... 

【文章来源】：西华大学四川省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

PIV工作原理

混流式水轮机叶道涡试验及数值研究12图2.2PIV测试系统示意图Fig.2.2SchematicdiagramofPIVtestsystem3叶道涡PIV试验测试3.1PIV试验测试装置3.1.1水轮机试验测试装置的局部透明设计本次试验的混流式模型水轮机均采用不锈钢加工而成，因此，为了实现对模型水轮机转轮内部流场的精细化测量，根据PIV技术的测试原理，要对模型水轮机的蜗壳、活动导叶、固定导叶以及转轮做局部透明设计。主要有有机玻璃视窗的设计与加工，包括蜗壳开孔与有机玻璃视窗的加工与安装、活动导叶有机玻璃视窗的加工与安装、固定导叶有机玻璃视窗的加工与安装、转轮上冠开孔与有机玻璃视窗加工与安装、顶盖开孔与有机玻璃视窗的加工与安装。根据试验台现场的条件，在蜗壳侧面适宜的位置开设了一个尺寸为R=200（mm）的圆形观察窗口，并安装透明有机玻璃，如图3.1所示。同时为便于激光从蜗壳射入转轮内，将蜗壳圆形观察窗位置相对应的四个固定导叶和四个活动导叶加工成透明的有机玻璃材料，如图3.2和3.3所示。

西华大学硕士学位论文13（a）蜗壳圆形观察窗设计图(b)蜗壳圆形观察窗实物图图3.1蜗壳圆形观察窗Fig.3.1Spiralcasecircularobservationwindow（a）活动导叶设计图（b）活动导叶实物图图3.2局部透明活动导叶Fig.3.2Localtransparentmovableguidevane（a）设计图（b）实物图图3.3透明叶片Fig.3.3Transparentblade


本文编号：3250362