映秀灣水電站坐落于為山區(qū)河流的岷江河段,當(dāng)暴雨季節(jié)時(shí),會(huì)有大量泥沙匯入河流從而進(jìn)入發(fā)電水體,對(duì)水輪機(jī)過(guò)流部件造成磨損破壞。本研究就針對(duì)映秀灣水電站,對(duì)運(yùn)行后的真機(jī)進(jìn)行過(guò)流部件分析,并利用ANSYS CFX軟件中的Eulerian（歐拉）模型以及固-液兩相流模型,模擬在一定顆粒直徑情況下,顆粒濃度不同,在不同工況下兩相介質(zhì)全流道三維定常湍流流動(dòng)計(jì)算,分析研究含沙水在混流式水輪機(jī)的各過(guò)流部件運(yùn)動(dòng)情況（濃度及流速）及對(duì)蝸殼、導(dǎo)葉等過(guò)流部件的磨損情況,并設(shè)計(jì)導(dǎo)葉試件以及配套試驗(yàn)裝置,為后期進(jìn)行泥沙磨損試驗(yàn)研究提供了必要的準(zhǔn)備條件。本文主要工作和成果如下:1.根據(jù)電站水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪實(shí)物和檢修后的轉(zhuǎn)輪葉片的實(shí)物,借助手持三維掃描儀器,獲得復(fù)雜曲面的表面型值點(diǎn)坐標(biāo),再將其和蝸殼、導(dǎo)葉和尾水管一起再導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件,建立了水輪機(jī)過(guò)流部件的水體模型。根據(jù)建立的電站真機(jī)的三維全流場(chǎng)幾何模型,應(yīng)用專業(yè)的網(wǎng)格化軟件ICEM對(duì)水輪機(jī)全流場(chǎng)幾何模型做網(wǎng)格劃分。2.對(duì)電站真機(jī)過(guò)流部件資料進(jìn)行分析,得到機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中磨損情況。資料表明,電站運(yùn)行過(guò)程中,水輪機(jī)導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪均有較為明顯的泥沙磨損,其中磨損最為嚴(yán)重的位置為固定、活動(dòng)... 

【文章來(lái)源】：西華大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)輪貼定位點(diǎn)Fig3.1siteofwheelpostanchorpoint對(duì)掃描獲取的點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，去除掉測(cè)量中的異常點(diǎn)，對(duì)有效點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接

映秀灣電站水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)沙水流動(dòng)的數(shù)值模擬及泥沙磨損試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)12圖3.1現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)輪貼定位點(diǎn)Fig3.1siteofwheelpostanchorpoint對(duì)掃描獲取的點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，去除掉測(cè)量中的異常點(diǎn)，對(duì)有效點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接與統(tǒng)一，然后進(jìn)行進(jìn)行平滑處理，使其滿足曲面重構(gòu)所需數(shù)據(jù)。接著在逆向設(shè)計(jì)軟件GeomagicStudio中構(gòu)造出模型的網(wǎng)格包絡(luò)線，再保存為IGS格式文件，最后導(dǎo)入U(xiǎn)G中實(shí)現(xiàn)參數(shù)化曲面的構(gòu)建，如圖3.2所示。圖3.2模型的網(wǎng)格包絡(luò)線圖Fig3.2Gridenvelopediagramofthemodel利用三維建模軟件UG構(gòu)建曲面主要有三種方法，直紋面、通過(guò)曲線組和通過(guò)曲線網(wǎng)格，其中曲線網(wǎng)格命令由主曲線與截面曲線的聯(lián)合控制生成，生成的曲面控制精度最高。最后，使用“通過(guò)曲線網(wǎng)格”命令，依次選擇各塊區(qū)域上的主曲線和剖面曲線生成模

西華大學(xué)碩士學(xué)位論文13型曲面，并對(duì)曲面進(jìn)行修整。在修剪過(guò)程中，必須識(shí)別與修剪表面相關(guān)的表面，并優(yōu)先考慮與修剪關(guān)聯(lián)較少的表面。選選擇切割工具時(shí)，應(yīng)注意表面必須在空間上相交，以免在修剪過(guò)程中造成表面局部損失。修剪完成之后通過(guò)接合命令將曲面片縫合成一個(gè)整體。然后再進(jìn)行優(yōu)化，最終轉(zhuǎn)輪模型圖如圖3.3所示。再對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成的網(wǎng)格如圖3.4所示圖3.3轉(zhuǎn)輪模型圖圖3.4轉(zhuǎn)輪網(wǎng)格圖Fig3.3RunnermodeldiagramFig3.4Runnergriddiagram3.2.2其他部位根據(jù)映秀灣電站水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，；利用三維建模軟件對(duì)活動(dòng)導(dǎo)葉的正面和吸力面通過(guò)樣條曲線和拉伸等命令生成活動(dòng)導(dǎo)葉水體模型，以活動(dòng)導(dǎo)葉的中心線旋轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)開(kāi)度的位置，最后以Z軸旋轉(zhuǎn)復(fù)制生成24個(gè)活動(dòng)導(dǎo)葉水體模型，如圖3.5所示。對(duì)活動(dòng)導(dǎo)葉的三維水體模型采用生成較快捷簡(jiǎn)便的四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格如圖3.6所示。圖3.5活動(dòng)導(dǎo)葉模型圖圖3.6活動(dòng)導(dǎo)葉模型圖Fig3.5ModeldiagramofactiveguidevaneFig3.6Modeldiagramofactiveguidevane根據(jù)對(duì)方所給蝸殼的單線圖，利用三維建模軟件通過(guò)拉伸和曲線組網(wǎng)格等命令建立蝸殼的水體模型。因蝸殼的鼻端和隔舌等結(jié)構(gòu)特殊，所以需要添加輔助線完成模型的建立，生成的模型如圖3.7所示。再在ICEM中進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，在蝸殼的進(jìn)口位置和鼻

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水力機(jī)械研究領(lǐng)域的發(fā)展[J]. 陸力,彭忠年,王鑫,朱雷,安學(xué)利,劉娟.  中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉端面間隙磨蝕特性數(shù)值模擬[J]. 韓偉,陳雨,劉宜,李光賢,王潔,王騰達(dá).  排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(05)
[3]不同湍流模型在水輪機(jī)數(shù)值計(jì)算中的適用性探究[J]. 徐連奎,張建蓉,王永利,孫佳祥,張樹(shù)女.  水電能源科學(xué). 2018(03)
[4]水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉端面間隙磨蝕形態(tài)演變預(yù)測(cè)[J]. 韓偉,陳雨,劉宜,魏三則,李光賢,金俊俊.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[5]基于CFD的不同曲率導(dǎo)葉對(duì)水輪機(jī)內(nèi)流場(chǎng)影響分析[J]. 范江峰,尤莉莎.  水利科技與經(jīng)濟(jì). 2017(10)
[6]水泵水輪機(jī)制動(dòng)工況導(dǎo)葉區(qū)流動(dòng)特性分析[J]. 李琪飛,劉萌萌,張建勛,劉謙,張震.  排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[7]導(dǎo)葉端面間隙泥沙磨損數(shù)值預(yù)測(cè)研究[J]. 張廣,魏顯著,宋德強(qiáng).  大電機(jī)技術(shù). 2017(03)
[8]低比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉固液兩相數(shù)值模擬研究[J]. 沈春和,桂林.  貴州電力技術(shù). 2015(05)
[9]水輪機(jī)葉片表面聚氨酯彈性涂層的抗磨蝕性分析[J]. 張瑞珠,盧偉,嚴(yán)大考,黃榮浩,劉曉東.  表面技術(shù). 2014(01)
[10]水輪機(jī)的磨蝕失效特性[J]. 任巖,張?zhí)m金,李延頻,陳德新.  排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2012(02)

博士論文
[1]大型混流式水輪機(jī)模型內(nèi)部流動(dòng)穩(wěn)定性研究[D]. 蘇文濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]混流式水輪機(jī)尾水管內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值模擬研究[D]. 王劍鵬.西安理工大學(xué) 2018
[2]夏特水電站水輪機(jī)導(dǎo)葉泥沙磨損研究[D]. 李葉兵.西華大學(xué) 2018
[3]水流含沙特性對(duì)金屬材料磨蝕的影響機(jī)制研究[D]. 吳振.天津大學(xué) 2017
[4]混流式水輪機(jī)在含沙水流下的空化特性研究[D]. 王杰.浙江大學(xué) 2016
[5]混流式水輪機(jī)內(nèi)部固液兩相流數(shù)值模擬及磨損預(yù)估[D]. 李玲娟.西華大學(xué) 2015
[6]含沙水中混流式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值模擬及分析[D]. 葉培.西華大學(xué) 2015
[7]高比速混流式水輪機(jī)固液兩相數(shù)值模擬[D]. 李遠(yuǎn)余.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[8]磨蝕泥沙起動(dòng)裝置的研制與泥沙特性對(duì)磨蝕影響的研究[D]. 王榮克.河海大學(xué) 2007
[9]水輪機(jī)磨蝕損傷分析與耐磨蝕新材料研究[D]. 余陽(yáng)春.華中科技大學(xué) 2004
[10]水輪機(jī)導(dǎo)葉流固耦合振動(dòng)特性計(jì)算[D]. 黨小建.西安理工大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3494297