燈泡貫流式水輪機(jī)三維全流道流體動力學(xué)分析.pdf

1、目前，一批大中型水力機(jī)組的轉(zhuǎn)輪或葉片相繼出現(xiàn)裂紋，使得水輪機(jī)的穩(wěn)定性成為了運(yùn)行和設(shè)計(jì)中一個突出的問題。隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用水平不斷提高和CDF技術(shù)的進(jìn)步，水輪機(jī)全流道的三維模擬計(jì)算已經(jīng)可以模擬導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)輪和尾水管動靜干擾，并可以預(yù)測水輪機(jī)的空化性能和壓力脈動。所以，進(jìn)行燈泡貫流式水輪機(jī)全流道的三維湍流流場計(jì)算分析和水輪機(jī)固液兩相流模擬及性能預(yù)估，對提高水輪機(jī)的效率及穩(wěn)定性有重要意義。本文對水輪機(jī)流場的流體動力學(xué)分析(CFD)進(jìn)行了入系統(tǒng)

2、的研究。
　　利用UG軟件對水輪機(jī)的各個部件進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，再把結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入到workbenchDM中抽取流道，然后將流道模型導(dǎo)入ICEM-CFD軟件畫六面體和四面體的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，最后用interface將各個流道網(wǎng)格連接起來形成全流道的混合網(wǎng)格。將生成的網(wǎng)格輸入到ansys12.0中的fluent中做流場分析計(jì)算。先選取fluent中的RNG K-ε模型采用MRF多參考系模型進(jìn)行定常模擬計(jì)算。將定常計(jì)算的數(shù)據(jù)交換到非定常計(jì)算中，不

3、使用初始化，繼續(xù)編譯UDF函數(shù)輸入轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的速度，設(shè)定動網(wǎng)格模型，使轉(zhuǎn)輪以固定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，進(jìn)而計(jì)算在一個轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，全流道壁面的壓力隨時間變化的分布圖。
　　在額定工況的基礎(chǔ)上，應(yīng)用多相流模型進(jìn)行水輪機(jī)內(nèi)流場的固液兩相流模擬計(jì)算，分別得到液體相和固體相的體積分?jǐn)?shù)圖，速度分布圖用來分析水輪機(jī)的空蝕和泥沙磨損情況。模擬的結(jié)果基本和實(shí)際電站的磨損情況相符合。
　　本文以燈泡貫流式水輪機(jī)為研究對象，使用CFD流體動力學(xué)分析方法對