襟翼尺寸对混流式水轮机转轮空化特性的影响

发布时间：2021-07-31 23:25

　　水轮机在运行过程中往往会出现空化空蚀,导致性能变差,甚至威胁机组的安全稳定运行。当水流中含有泥沙颗粒时,泥沙颗粒对空化起促进作用,导致破坏加剧。本文以某水电站混流式水轮机为研究对象,利用ANSYS CFX17.0针对小流量工况和设计工况点清水与含沙水中的转轮空化现象展开数值分析。研究襟翼尺寸对水轮机空化性能的影响,分别采用长度为60mm、80mm和100mm的襟翼以及高度为10mm、20mm和30mm的襟翼来分析水轮机性能的变化规律。研究结果表明:空化主要发生在转轮叶片吸力面靠近转轮出口边,在含沙水中的空化更加严重;在原始转轮的基础上增加襟翼,空泡体积分数减小,叶片吸力面水流流线顺畅,转轮内水流速度和泥沙流速减小,转轮受到的冲击减弱,泥沙颗粒对该区域空化的促进作用减弱,优化了水轮机的空化性能。对不同高度的襟翼进行比较发现,综合考虑水轮机的能量特性和空化特性,发现小流量工况与设计工况点分别在襟翼高度为30mm和10mm时性能最佳,该襟翼高度下的水轮机效率最高,转轮叶片吸力面和转轮出口的空泡体积分数最小,转轮内水流流态均匀,泥沙流速最小,对转轮冲击减弱。对不同长度的襟翼进行比较发现,襟翼长... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

水轮机空化图

研究技术路线

第2章混流式水轮机数值模拟9第2章混流式水轮机数值模拟2.1数值计算基本方法2.1.1数值计算基本理论计算流体力学主要用于研究流体的运动，将流体动力学和数值模拟结合，目前已经得到广泛应用。数值计算的求解思想为：采用多个离散点的值替换连续的物理场，建立并求解各离散点变量间关系的代数方程。数值求解基本过程如图2-1所示[74]：图2-1数值求解基本过程Fig.2-1BasicProcessofNumericalSolution2.1.2数值计算基本方程混流式水轮机在实际运行时内部流动复杂，不同工况下的水流状态又存在差异。在数值计算时将水流看作不可压缩流体。主要有质量守恒方程和动量守恒方程。质量守恒方程指流体流动过程中，系统总质量保持不变。质量守恒方程为：+()=0（2-1）式中：

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同空化数下水泵水轮机相关特性数值计算与分析[J]. 李琪飞,陈祥玉,孟庆,蔡婷,周峰,魏显著.  农业机械学报. 2020(01)
[2]混流式水轮机叶道涡流动特性研究[J]. 郭鹏程,孙龙刚,罗兴锜.  农业工程学报. 2019(20)
[3]多泥沙高水头水电站混流式水轮机导叶泥沙磨损数值研究与试验[J]. 田文文,刘小兵,袁帅,李叶兵.  热能动力工程. 2019(08)
[4]水力机械空化初生的分子动力学模拟[J]. 高旭娜,袁建刚,蒋斐,马兴荣.  热能动力工程. 2019(08)
[5]空化水动力学非定常特性研究进展及展望[J]. 季斌,程怀玉,黄彪,罗先武,彭晓星,龙新平.  力学进展. 2019(00)
[6]短叶片低压边对水泵水轮机空化性能的影响[J]. 宁楠,赖喜德,李萍.  水力发电学报. 2019(05)
[7]颗粒对空化泡溃灭行为影响的实验研究[J]. 席新铭,李帅,袁劲,张宇宁.  水动力学研究与进展（A辑）. 2018(06)
[8]沙粒粒径对水力机械材料磨蚀性能的影响[J]. 卢金玲,张欣,王维,冯建军,郭鹏程,罗兴锜.  农业工程学报. 2018(22)
[9]水轮机活动导叶端面间隙磨蚀形态演变预测[J]. 韩伟,陈雨,刘宜,魏三则,李光贤,金俊俊.  农业工程学报. 2018(04)
[10]水泵水轮机泵工况空化特性与转轮受力分析[J]. 李琪飞,张正杰,李仁年,王仁本,李光贤,龙世灿.  农业机械学报. 2018(01)

硕士论文
[1]不同叶片安装角下轴流泵空化性能的数值计算研究[D]. 侯聪.西安理工大学 2019
[2]混流式水轮机在含沙水流下的空化特性研究[D]. 王杰.浙江大学 2016



本文编号：3314378