水泵水輪機(jī)三維建模關(guān)鍵技術(shù)與內(nèi)部流動(dòng)分析.pdf

1、啟動(dòng)快、運(yùn)營(yíng)靈活、快速響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷變化是抽水蓄能機(jī)組的主要特點(diǎn)，作為電網(wǎng)的理想電源，抽水蓄能電站對(duì)保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行與實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排都有重要的意義。抽水蓄能機(jī)組水頭變化范圍大，相對(duì)于常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)組，工況轉(zhuǎn)換頻繁，由此導(dǎo)致的抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定問題比一般機(jī)組更加嚴(yán)峻，甚至直接影響到電網(wǎng)穩(wěn)定性?；炝魇剿盟啓C(jī)與常規(guī)聯(lián)合機(jī)組相比，具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于抽水蓄能電站。國(guó)內(nèi)水泵水輪機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)不夠，抽水蓄能電站國(guó)產(chǎn)

2、化仍有很長(zhǎng)一段路要走。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，具有低成本、短周期、高效率的數(shù)值仿真技術(shù)為國(guó)內(nèi)水泵水輪機(jī)研究帶來了新途徑。
　　本文首先綜述了水泵水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)建模仿真研究發(fā)展的現(xiàn)狀與意義，概述了三維建模技術(shù)原理，分析了各種曲面建模方法及特點(diǎn)，選取UG NX作為建模平臺(tái)，并根據(jù)水泵水輪機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，建立蝸殼、座環(huán)、活動(dòng)導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪及尾水管的三維模型。然后分析引起水泵水輪機(jī)振動(dòng)的主要因素，探討模態(tài)振動(dòng)分析的主要方法，基于ANSYS平臺(tái)對(duì)葉片

3、及轉(zhuǎn)輪分別展開振動(dòng)模態(tài)分析，修正葉片及轉(zhuǎn)輪后得出轉(zhuǎn)輪區(qū)域流道模型，結(jié)合其他組件流道模型構(gòu)成水泵水輪機(jī)過流部件全流道模型。接著分析水泵水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)選取RNG k-ε湍流模型，在ICEM平臺(tái)上根據(jù)各個(gè)組件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分別進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得出符合計(jì)算條件的網(wǎng)格模型后采用壓力耦合方程組的半隱式方法（SIMLPE）算法。選取水輪機(jī)工況下水力參數(shù)初始化邊界條件，最后利用 Fluent軟件仿真該工況下內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)，分析各個(gè)組件中壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)變化。