含沙水中長短葉片水輪機非定常流計算及振動分析.pdf

1、我國是一個水力資源十分豐富的國家，隨著我國的水電開發(fā)逐漸向西部轉(zhuǎn)移，山區(qū)河流中多泥沙的特性使得對水輪機的磨蝕研究成為近些年的一個熱點。長短葉片混流式水輪機作為一種近年來新被設(shè)計出來的機型，被證明可以顯著減緩我國多泥沙河流中運行水輪機的磨蝕。但對該種水輪機在多泥沙水河流中的內(nèi)部流動狀況及穩(wěn)定性研究仍然不夠充分。
　　本研究以一個長短葉片混流式水輪機作為研究對象，對其進行三維建模并利用數(shù)值模擬技術(shù)對該水輪機在含沙水條件下的三個工況進行

2、了非定常流計算。通過分析其內(nèi)部流動狀況和壓力脈動情況，對各過流部件的磨蝕和穩(wěn)定性進行了預(yù)估。
　　本研究的主要內(nèi)容如下：
　　一、根據(jù)已有的木模圖，對水輪機的蝸殼、座環(huán)、轉(zhuǎn)輪、尾水管進行三維建模。將建立好的模型導(dǎo)進ICEM CFD內(nèi)，對各部分進行分塊和進行網(wǎng)格劃分并對其質(zhì)量進行檢查。
　　二、將已處理好的各過流部件網(wǎng)格文件分別導(dǎo)入CFX內(nèi)，設(shè)置邊界條件、求解計算條件。對三個工況下的水輪機進行非定常流數(shù)值模擬。
　

3、　三、對已計算完成的結(jié)果文件進行數(shù)據(jù)處理，提取各個工況下各個時間的壓力、泥沙分布圖并根據(jù)已有模擬結(jié)果將時域數(shù)據(jù)利用快速傅里葉方法（FFT）轉(zhuǎn)換到頻域上。
　　四、根據(jù)已提取數(shù)據(jù)，分析對比出長短葉片混流式水輪機在各個時間點的內(nèi)部流動情況并根據(jù)壓力脈動情況對水輪機的穩(wěn)定性進行分析。結(jié)果表明，隨流量增大，導(dǎo)水機構(gòu)處泥沙體積分數(shù)逐漸減小。葉片工作面處，泥沙受重力作用主要分布在出口邊下環(huán)處。長葉片背面存在位于葉片中部的高泥沙體積分數(shù)區(qū)，而短