混流式水輪機內水流的數值模擬及其CFD軟件應用的研究.pdf

1、水力發(fā)電是國民經濟發(fā)展中主要的能源來源之一，水電站的核心部件是水輪機，水輪機的工作狀態(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業(yè)的不斷發(fā)展，水輪機技術的研究也在不斷進步。追求安全、高效、穩(wěn)定的運行工況仍是水輪機過流部件研究的重要技術難題之一。 計算流體動力學CFD(Computational Fluid Dynamics)是近年來發(fā)展起來的流動模擬技術，特別是CFD模型軟件系統(tǒng)的出現(xiàn)為水輪機內部湍流流動的數學模擬提

2、供了經濟、快捷和靈活的研究手段。合理、有效的應用CFD模型軟件系統(tǒng)對水輪機全流道的計算模擬，成為水輪機流動模型研究發(fā)展的新方向。 本文對CFD原理進行了系統(tǒng)的、較詳細的介紹。討論了κ-ε湍流模型的各種形式，比較選擇了水輪機內水流運動模型，評述了CFD軟件的建模方法。建立了二維水輪機水流運動模型，通過計算結果對水輪機內部流動及特性進行了分析。 論文具體完成的工作內容如下： 一、根據一具體水電站的實際水力參數，對水輪

3、機引水部件、導水機構、轉輪葉片和水輪機整體結構建立了二維分體和聯(lián)體幾何模型； 二、研究了利用FLUENT軟件對水輪機各主要部件的網格劃分、邊界設定、參數選擇、求解計算等一系列軟件應用的關鍵步驟； 三、對求解收斂的結果進行后處理，得到了各個計算流體區(qū)域的速度矢量分布、壓力等值線分布、湍流強度等值線分布，分析各特征點流體流動狀態(tài)和靜、動壓數值變化； 四、分析了最優(yōu)工況下混流式水輪機內部流動特征，獲取水輪機各過流部件的