混流式水輪機(jī)內(nèi)水流的數(shù)值模擬及其CFD軟件應(yīng)用的研究.pdf

1、水力發(fā)電是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中主要的能源來源之一，水電站的核心部件是水輪機(jī)，水輪機(jī)的工作狀態(tài)對水電站的整體性能起著決定性的作用。一直以來隨著水電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，水輪機(jī)技術(shù)的研究也在不斷進(jìn)步。追求安全、高效、穩(wěn)定的運(yùn)行工況仍是水輪機(jī)過流部件研究的重要技術(shù)難題之一。 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)CFD(Computational Fluid Dynamics)是近年來發(fā)展起來的流動(dòng)模擬技術(shù)，特別是CFD模型軟件系統(tǒng)的出現(xiàn)為水輪機(jī)內(nèi)部湍流流動(dòng)的數(shù)學(xué)模擬提

2、供了經(jīng)濟(jì)、快捷和靈活的研究手段。合理、有效的應(yīng)用CFD模型軟件系統(tǒng)對水輪機(jī)全流道的計(jì)算模擬，成為水輪機(jī)流動(dòng)模型研究發(fā)展的新方向。 本文對CFD原理進(jìn)行了系統(tǒng)的、較詳細(xì)的介紹。討論了κ-ε湍流模型的各種形式，比較選擇了水輪機(jī)內(nèi)水流運(yùn)動(dòng)模型，評述了CFD軟件的建模方法。建立了二維水輪機(jī)水流運(yùn)動(dòng)模型，通過計(jì)算結(jié)果對水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)及特性進(jìn)行了分析。 論文具體完成的工作內(nèi)容如下： 一、根據(jù)一具體水電站的實(shí)際水力參數(shù)，對水輪

3、機(jī)引水部件、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪葉片和水輪機(jī)整體結(jié)構(gòu)建立了二維分體和聯(lián)體幾何模型； 二、研究了利用FLUENT軟件對水輪機(jī)各主要部件的網(wǎng)格劃分、邊界設(shè)定、參數(shù)選擇、求解計(jì)算等一系列軟件應(yīng)用的關(guān)鍵步驟； 三、對求解收斂的結(jié)果進(jìn)行后處理，得到了各個(gè)計(jì)算流體區(qū)域的速度矢量分布、壓力等值線分布、湍流強(qiáng)度等值線分布，分析各特征點(diǎn)流體流動(dòng)狀態(tài)和靜、動(dòng)壓數(shù)值變化； 四、分析了最優(yōu)工況下混流式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特征，獲取水輪機(jī)各過流部件的