軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)過流部件的匹配與數(shù)值模擬.pdf

1、由于軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)具有轉(zhuǎn)速高,尺寸小以及通過改變導(dǎo)葉開度和槳葉轉(zhuǎn)角而達(dá)到最佳匹配等優(yōu)點(diǎn),在中低水頭水電站得到廣泛的應(yīng)用。在多數(shù)軸流式水電站中,由于比尺效應(yīng)等的影響其協(xié)聯(lián)關(guān)系并不完全正確,且由于不完全蝸殼引起轉(zhuǎn)輪口來流不均勻等因素使整機(jī)效率和穩(wěn)定性有待提高。因此,展開軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性的研究具有重要經(jīng)濟(jì)意義。本文對(duì)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)進(jìn)行了三維定常和非定常流動(dòng)的數(shù)值模擬,其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：首先對(duì)四種不同支墩的蝸殼進(jìn)行全流

2、道定常數(shù)值模擬,研究不同支墩形式對(duì)水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)特性及性能的影響,分析了導(dǎo)葉出口沿圓周方向和導(dǎo)葉高度方向上流量、壓力、速度及水流角的變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明：蝸殼支墩尾部自下而上偏向蝸型進(jìn)口的設(shè)計(jì)能夠?qū)⑺饕蛭佇筒糠?使流量沿圓周方向分布更加均勻。第二,在未裝轉(zhuǎn)輪時(shí),對(duì)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)進(jìn)行自由泄流三維定常數(shù)值模擬,研究各斷面流量系數(shù)、直錐段和肘段渦流區(qū)的特性,以及尾水管左右側(cè)過流能力。同時(shí)還闡述了自由泄流和正常運(yùn)行沿徑向水流速度矩的分布

3、規(guī)律。第三,基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù),對(duì)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)單周期進(jìn)行定常和非定常計(jì)算,尋找協(xié)聯(lián)工況點(diǎn)。計(jì)算結(jié)果表明：動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)能夠有效的求解導(dǎo)葉,槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)過程中所存在的非定常特性,以及快速獲得軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)工況點(diǎn),為軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)電站的穩(wěn)定運(yùn)行提供幫助。第四,借助CAD強(qiáng)大的繪圖功能和Excel強(qiáng)大的計(jì)算功能,以Excel為載體,對(duì)VBA在水輪機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了二次開發(fā),其中主要包括速度三角形、軸流葉片和軸面流道的自動(dòng)繪形。結(jié)果表明這