混流式水輪機(jī)內(nèi)部固液兩相流數(shù)值模擬及磨損預(yù)估.pdf

1、水輪機(jī)為水力發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件，在水力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用。我國水力資源豐富，河流眾多，但河流中含沙量高，含沙水流會(huì)對水輪機(jī)的運(yùn)行造成嚴(yán)重的破壞。因此非常有必要研究分析水輪機(jī)在沙水介質(zhì)流動(dòng)下的紊流流動(dòng)特性，并在其基礎(chǔ)上預(yù)估水輪機(jī)內(nèi)部各個(gè)流動(dòng)部件的磨損情況，從而為實(shí)際工程設(shè)計(jì)運(yùn)行提供一定的參考。
　　本文主要對某電站混流式水輪機(jī)水輪機(jī)進(jìn)行了全流道內(nèi)部流動(dòng)三維計(jì)算模擬，計(jì)算模型為原型水輪機(jī)。主要計(jì)算了該水輪機(jī)在不同流量、不

2、同沙粒直徑及不同沙粒濃度情況下的流動(dòng)特性，可知該水輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下流動(dòng)情況最好，在沙粒直徑及沙粒濃度較大時(shí)，泥沙濃度最大。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式，運(yùn)用CFX中CEL功能對水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行了磨損可視化分析，初步預(yù)估了轉(zhuǎn)輪部件的平均磨損量。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.根據(jù)該混流式水輪機(jī)的二維設(shè)計(jì)圖，運(yùn)用CATIA三維建模軟件建立蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪及尾水管的水體模型。
　　2.采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分方法，運(yùn)用ANSYS ICEM劃分

3、各個(gè)部件的網(wǎng)格，并設(shè)置邊界類型。
　　3.利用CFX前處理對該水輪機(jī)各個(gè)部件進(jìn)行設(shè)定邊界、選擇參數(shù)、求解控制一系列操作，運(yùn)用CFX求解器對該水輪機(jī)在不同進(jìn)口流量、不同沙粒直徑、不同沙粒濃度運(yùn)行情況下進(jìn)行三維紊流計(jì)算。
　　4.利用CFD POST對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理，得到不同運(yùn)行情況下各個(gè)過流部件的泥沙體積濃度分布及壓力分布。同時(shí)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式，運(yùn)用CFX CEL自定義函數(shù)對水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪部件進(jìn)行磨損可視化分析。
　　5.對