水輪機(jī)葉片頭部背面初生空化CFD分析.pdf

1、水輪機(jī)作為水電站的核心部件，對(duì)水電站的整體性能起著決定性的作用，水輪機(jī)技術(shù)的研究一直伴隨著水電的開發(fā)在不斷地發(fā)展。但是，國(guó)內(nèi)外不少水電站由于一些尚未解決的技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)異常甚至過(guò)流部件的損壞，困擾水輪機(jī)安全高效穩(wěn)定運(yùn)行的一些技術(shù)難題有待解決。隨著水輪機(jī)向大型化方向發(fā)展，工程上對(duì)水輪機(jī)的能量特性、空化性能和穩(wěn)定性又提出了更高的要求。因此，充分了解和掌握水輪機(jī)各過(guò)流部件的流動(dòng)特性，對(duì)于正確預(yù)測(cè)水輪機(jī)的性能及提高設(shè)計(jì)水平具有重要的意義。

2、所以開展水輪機(jī)過(guò)流部件內(nèi)部的定常及非定常流動(dòng)分析對(duì)于深入了解水輪機(jī)振動(dòng)的內(nèi)在機(jī)理、改善水輪機(jī)的綜合水力性能、提高水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性具有十分重要的意義。然而對(duì)于葉片頭部背面初生空化現(xiàn)象的研究，目前國(guó)內(nèi)外只有試驗(yàn)觀察，對(duì)于其發(fā)生機(jī)理還沒(méi)有明確定論，所以對(duì)葉片頭部背面初生空化的數(shù)值模擬有著重要意義，為今后進(jìn)一步研究提供幫助。
　　水輪機(jī)內(nèi)部真實(shí)的流動(dòng)是三維粘性不可壓縮湍流。本文采用CFX10.0商用軟件，基于雷諾時(shí)均N-S方程與雷

3、諾應(yīng)力湍流模型，以某混流式水輪機(jī)機(jī)組轉(zhuǎn)輪為算例，進(jìn)行了定常全流道三維湍流數(shù)值計(jì)算，模擬了水輪機(jī)內(nèi)部三維湍流流場(chǎng)，獲得了水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的流態(tài)特征。
　　根據(jù)水輪機(jī)全流道三維數(shù)值模擬結(jié)果，通過(guò)計(jì)算效率和試驗(yàn)效率對(duì)比，得出計(jì)算效率與試驗(yàn)效率趨勢(shì)相同，在小開口時(shí)計(jì)算效率比試驗(yàn)效率低，而在大開口時(shí)兩者效率基本一致的結(jié)論。
　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果，通過(guò)分析壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)和流線的流態(tài)特征，將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，進(jìn)一步說(shuō)明數(shù)值計(jì)算完全可以模擬