含沙水流條件下軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值研究.pdf

1、分類號(hào)號(hào)UDCCC密級(jí)級(jí)級(jí)學(xué)號(hào)號(hào)060815040761矛場(chǎng)爭(zhēng)了，去軍碩士學(xué)位論文含沙水流條件下軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值研究李媛學(xué)科名稱:學(xué)科門類:指導(dǎo)教師:水利水電工程工學(xué)廖偉麗盧金玲教授講師申請(qǐng)日期:2009年3月摘要論文題目:含沙水流條件下軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值研究學(xué)科專業(yè):水利水電工程研究生:李媛簽名:李媛指導(dǎo)教師:廖偉麗教授簽名:盧金玲講師簽名:摘要我國(guó)大部分河流屬于多泥沙河流，含沙量均較高，對(duì)于運(yùn)行在這些河流上的軸

2、流式水輪機(jī)而言，其葉片很容易遭到泥沙沖擊磨損的破壞，尤其是靠縫隙處，其邊壁磨損較為嚴(yán)重，并且沙粒的存在還大大增加了空化的發(fā)生機(jī)率，使這些位置極容易發(fā)生空化，產(chǎn)生空蝕，磨損和空化的聯(lián)合作用，相互促進(jìn)，會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的磨蝕。這不僅大幅度降低了軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的水力性能，而且在很大程度上威脅著水輪機(jī)安全穩(wěn)定性。因此，展開(kāi)含沙河流中軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性的研究具有重要的理論意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)在清水和水沙兩相情況下的

3、內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并進(jìn)一步分析了這兩種不同工況下水輪機(jī)的空化性能。論文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:采用CAD三維實(shí)體造型技術(shù)，對(duì)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪過(guò)流通道進(jìn)行實(shí)體建模，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分。對(duì)清水及水沙兩相兩種情況下水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。分別采用雙流體模型和顆粒軌道模型模擬了水沙固液兩相條件下水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動(dòng)。其中，采用雙流體模型揭示了不同粒徑、不同濃度下，轉(zhuǎn)輪葉片上壓力、速度和沙粒濃度的分布規(guī)律采

4、用顆粒軌道模型計(jì)算闡明了不同工況不同粒徑下，轉(zhuǎn)輪葉片的磨損部位及程度。研究結(jié)果表明:大流量工況磨損嚴(yán)重，主要磨損部位集中在葉片頭部，葉片壓力面出水邊，小流量工況磨損較輕，且主要位于葉片壓力面輪緣處沙粒濃度越大，粒徑越大，分布越集中，對(duì)轉(zhuǎn)輪的磨損越大，效率下降的幅度越大。為研究空化與磨損的聯(lián)合作用，采用完整空化模型和混合均勻三相流模型對(duì)水輪機(jī)清水工況及含沙水流下的流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，獲得了不同工況點(diǎn)下轉(zhuǎn)輪葉片可能發(fā)生空化的部位、空化強(qiáng)弱程