貫流式水輪機(jī)多相流數(shù)值模擬與整機(jī)振動(dòng)特性分析.pdf

1、貫流式水輪機(jī)在水電的開(kāi)發(fā)和利用上的運(yùn)用得越來(lái)越廣泛，并向著大容量、高比轉(zhuǎn)速、高效率的方向發(fā)展，但水輪機(jī)在振動(dòng)和穩(wěn)定性上出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多，另外水輪機(jī)過(guò)流部件的沙粒磨損對(duì)水電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)也有十分不利的影響。因此，水輪機(jī)穩(wěn)定性問(wèn)題和磨損問(wèn)題已成為機(jī)組設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行維護(hù)方面的重大研究課題。針對(duì)貫流式水輪機(jī)，應(yīng)用FLUENT和ANSYS Mechanical分析軟件，采用被動(dòng)型和主動(dòng)型動(dòng)網(wǎng)格模型、混合模型等對(duì)水輪機(jī)過(guò)渡過(guò)程、磨損情況、振動(dòng)特

2、性以及整機(jī)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，旨在了解水輪機(jī)振動(dòng)和磨損特性，從而為水輪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理控制及預(yù)測(cè)和減輕過(guò)流部件磨損問(wèn)題提供理論指導(dǎo)。
　　通過(guò)對(duì)水輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程和飛逸過(guò)程兩個(gè)過(guò)渡過(guò)程流場(chǎng)的研究，得到了轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化規(guī)律，以及活動(dòng)導(dǎo)葉開(kāi)度角和轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)角對(duì)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速和壓強(qiáng)的影響;研究了飛逸過(guò)程整機(jī)壓強(qiáng)和流線(xiàn)的變化，提出了防止水輪機(jī)飛逸的有效措施。
　　通過(guò)對(duì)水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的固、液兩相流的研究，得到了額定工況下水輪機(jī)

3、各部件表面固相的體積分?jǐn)?shù)分布規(guī)律，找出了水輪機(jī)容易發(fā)生磨損的部位，并研究了入口泥沙濃度和泥沙顆粒直徑與磨損情況之間的關(guān)系，提出了預(yù)防磨損的措施。
　　針對(duì)水輪機(jī)的振動(dòng)特性進(jìn)行了研究。首先，研究了水輪機(jī)的靜態(tài)模態(tài)和預(yù)應(yīng)力模態(tài)，得出了兩種模態(tài)下的固有頻率，并進(jìn)行了共振校核，為水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工作提供重要依據(jù)。其次，研究了水輪機(jī)在已知各階頻率的簡(jiǎn)諧載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，得到了共振響應(yīng)頻率，預(yù)測(cè)了結(jié)構(gòu)的持續(xù)動(dòng)力特性。最后，研究了水輪機(jī)在已知地