水輪機過流部件三維建模關鍵技術與數(shù)值仿真.pdf

1、全球電力資源匱乏及環(huán)境污染問題使得水電行業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)與機遇。水輪機作為水電站的主要設備，關系著電站的安全以及經濟運行。隨著水電資源進一步開發(fā)，水輪機技術變得尤為重要。還有一些技術難題制約著水輪機的高效穩(wěn)定運行。同時，隨著裝機容量的提高，不僅帶來了巨大的發(fā)電量，也帶來了突出的穩(wěn)點性問題。隨著計算機技術的發(fā)展以及數(shù)值仿真技術的不斷完善，數(shù)字化建模與仿真以其方便快捷、成本低、研發(fā)周期短等優(yōu)勢，為水輪機研究帶來了新途徑，現(xiàn)已廣泛應用于水電行

2、業(yè)。為此，對水輪機過流部件進行建模與數(shù)值仿真，對分析引起水輪機振動的因素以及過流部件內部流場狀態(tài)的研究具有十分重要的意義。本文的主要內容如下：
　　首先簡明扼要的闡敘了過流部件建模與數(shù)值仿真的研究現(xiàn)狀與意義，陳述了三維計算機建模與全流道數(shù)值仿真的發(fā)展歷程，同時對了計算流體力學基本原理和模態(tài)分析基本原理進行了講解，著重介紹了全流道數(shù)值模擬所用到的基本方程和湍流模型。其次基于三維建模軟件UG，介紹了自由曲線曲面造型技術，并以UG為平臺

3、，根據(jù)水輪機設計參數(shù)，對水輪機全流道進行數(shù)字化建模，其中包括蝸殼、固定導葉、活動導葉、轉輪以及尾水管。然后論述了引起水輪機振動的主要因素以及水輪機振動的主要研究方法，同時結合有限元分析軟件對轉輪及其葉片進行了模態(tài)分析；最后結合網格劃分軟件ICEM CFD，對蝸殼區(qū)域、導葉區(qū)域、轉輪區(qū)域和尾水管區(qū)域進行了非結構化網格的劃分，隨后利用專業(yè)CFD軟件FLUENT實現(xiàn)水輪機內部流場數(shù)值模擬仿真，實現(xiàn)了CAD/CFD的技術結合。
　　總之，