貫流式水輪機多相流數(shù)值模擬與整機振動特性分析.pdf

1、貫流式水輪機在水電的開發(fā)和利用上的運用得越來越廣泛，并向著大容量、高比轉(zhuǎn)速、高效率的方向發(fā)展，但水輪機在振動和穩(wěn)定性上出現(xiàn)的問題也越來越多，另外水輪機過流部件的沙粒磨損對水電站的正常運轉(zhuǎn)也有十分不利的影響。因此，水輪機穩(wěn)定性問題和磨損問題已成為機組設(shè)計、制造和運行維護方面的重大研究課題。針對貫流式水輪機，應(yīng)用FLUENT和ANSYS Mechanical分析軟件，采用被動型和主動型動網(wǎng)格模型、混合模型等對水輪機過渡過程、磨損情況、振動特

2、性以及整機瞬態(tài)動力學(xué)問題進行了深入的研究，旨在了解水輪機振動和磨損特性，從而為水輪機的優(yōu)化設(shè)計、合理控制及預(yù)測和減輕過流部件磨損問題提供理論指導(dǎo)。
　　通過對水輪機啟動過程和飛逸過程兩個過渡過程流場的研究，得到了轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速隨時間的變化規(guī)律，以及活動導(dǎo)葉開度角和轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)角對轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速和壓強的影響;研究了飛逸過程整機壓強和流線的變化，提出了防止水輪機飛逸的有效措施。
　　通過對水輪機內(nèi)部流場的固、液兩相流的研究，得到了額定工況下水輪機

3、各部件表面固相的體積分數(shù)分布規(guī)律，找出了水輪機容易發(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。
　　針對水輪機的振動特性進行了研究。首先，研究了水輪機的靜態(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，并進行了共振校核，為水輪機的設(shè)計工作提供重要依據(jù)。其次，研究了水輪機在已知各階頻率的簡諧載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，得到了共振響應(yīng)頻率，預(yù)測了結(jié)構(gòu)的持續(xù)動力特性。最后，研究了水輪機在已知地