混流式轉輪葉片流固耦合數(shù)值分析.pdf

1、混流式水輪機轉輪葉片與粘性流體相互作用時激發(fā)葉片振動的同時會導致葉片局部應力集中、強度過大，造成葉片的疲勞斷裂、動力失穩(wěn)等事件。國內外水電站的一些水輪機出現(xiàn)了強振動和轉輪葉片裂紋現(xiàn)象，甚至機組的結構破壞，降低了使用壽命，并嚴重影響到機組的安全運行。
　　 針對目前水電站混流式轉輪葉片流固耦合研究分析的現(xiàn)狀，本文采用Unigraphics建模軟件及雙三次B樣條曲面法，實現(xiàn)了葉片曲面擬合，解決了葉片木模圖數(shù)據(jù)轉換問題，建立了導葉、轉

2、輪實體模型；前處理以連續(xù)方程、動量方程、Reynolds應力方程和RANG湍流κ-ε模型為控制方程，在有限元框架內，建立了水輪機導葉、轉輪水體模塊和轉輪結構模塊；使用ALE技術描述了流道內的動靜干擾過程，在流體和固體的交界面上實現(xiàn)流體與固體之間的能量交換；通過ADINA流固耦合分析軟件實現(xiàn)了有限元格式對流體和結構方程的離散，同時實現(xiàn)了轉輪葉片的流固耦合數(shù)值分析；計算結果分析得出了轉輪在空氣中和水中的振動頻率及振型、粘性流體特性對轉輪振動