低水頭槽道水輪機性能與設(shè)計數(shù)值研究.pdf

1、隨著世界能源形勢的日趨緊張，利用廢水發(fā)電成為解決能源危機的有效方式。槽道水輪機是實現(xiàn)廢水發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備，它安裝在廢水槽道內(nèi)，具有水頭低，流量大的特點。目前已有的水輪機能適應(yīng)較低水頭的并不多，而且均需要依據(jù)水輪機設(shè)計流道，在已有廢水槽道內(nèi)的性能卻尚無專門研究，國內(nèi)外也沒有成型的設(shè)計方法。本文以渤海灣某電站廢水發(fā)電可行性論證為工程背景，選取了幾種較為合適的母型，基于 CFD數(shù)值分析軟件 CFX分析比較了幾種母型在槽道中的性能，選出了最合適的

2、母型，并依據(jù)本槽道的特點進行了方案設(shè)計，最后對設(shè)計方案的性能進行了詳細分析。
　　本文主要研究內(nèi)容包括：
　?。?）詳細的總結(jié)了各種水輪機的工作原理，確定了貫流式水輪機、水平軸潮流水輪機、垂直軸潮流水輪機適合廢水槽道；（2）基于 CFD數(shù)值分析方法，對三種水輪機進行數(shù)值模擬，并從功率和效率、空化性能、所受載荷三個方面分析比較，確定了以貫流式水輪機為母型的轉(zhuǎn)輪最適合廢水發(fā)電；（3）應(yīng)用升力設(shè)計法，針對渤海灣電站廢水槽道，進行了

3、水輪機的設(shè)計和優(yōu)化，驗證了升力設(shè)計法應(yīng)用于槽道水輪機設(shè)計的可行性；（4）分析了影響槽道水輪機性能的特征參數(shù)，提出了槽道水輪機性能曲線的組成，并繪出了已設(shè)計的水輪機在不同工況下的特性曲線；（5）在數(shù)值模擬中加入空化模型，分析了額定流量下空化對槽道水輪機效率及功率的影響；（6）利用Ansys-Workbench軟件實現(xiàn)單向流固耦合，校核了水輪機葉片在最大流量下的強度，驗證了在最大流量下其結(jié)構(gòu)強度符合要求。
　　本文對用于廢水發(fā)電的槽道