【摘要】：近年,我國(guó)水輪機(jī)設(shè)計(jì)制造水平大力提高,目前已步入世界先進(jìn)水平行列。但水輪機(jī)水力設(shè)計(jì)水平與國(guó)際水平還有一定的差距,尤其是在轉(zhuǎn)輪的能量特性和空化性能方面�；炝魇剿啓C(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的一種水輪機(jī)型式,開展混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部渦流以及轉(zhuǎn)輪內(nèi)空化的研究對(duì)水輪機(jī)的水力優(yōu)化設(shè)計(jì)具有較大的指導(dǎo)作用。本文以一混流式水輪機(jī)作為研究對(duì)象,建模完成后對(duì)其進(jìn)行全流道數(shù)值模擬及試驗(yàn)分析。首先,對(duì)7個(gè)工況下的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,主要研究葉道渦;再采用空化模型,研究轉(zhuǎn)輪內(nèi)部空化;同時(shí),應(yīng)用PIV測(cè)試技術(shù)對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉道渦進(jìn)行觀測(cè)試驗(yàn),嘗試將該技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)輪內(nèi)流速測(cè)試,探索可行的測(cè)試途徑。本研究具體內(nèi)容如下:(1)基于所選的水輪機(jī),建立三維幾何模型,劃分質(zhì)量合格的網(wǎng)格。將各過(guò)流部件網(wǎng)格導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行前處理,劃定域、設(shè)定邊界條件、交界面,以及計(jì)算精度。對(duì)水輪機(jī)的全流道進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。(2)對(duì)大開度、小開度工況下進(jìn)行了葉道渦數(shù)值模擬,分別對(duì)同開度、不同單位轉(zhuǎn)速以及同單位轉(zhuǎn)速、不同開度條件下轉(zhuǎn)輪內(nèi)部葉道渦進(jìn)行了比較。(3)對(duì)大開度、小開度工況下進(jìn)行了空化的數(shù)值模擬,分別對(duì)同開度、不同單位轉(zhuǎn)速以及同單位轉(zhuǎn)速、不同開度條件下轉(zhuǎn)輪內(nèi)部空化情況進(jìn)行了比較。(4)在水輪機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上嘗試搭建PIV測(cè)速裝置,針對(duì)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流態(tài)進(jìn)行測(cè)試,觀測(cè)轉(zhuǎn)輪內(nèi)葉道渦,并通過(guò)圖片數(shù)據(jù)處理,得出水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部水流的流線、速度矢量等數(shù)據(jù)。
[Abstract]:In recent years, the level of turbine design and manufacture in China has been greatly improved, and now it has entered the ranks of advanced level in the world. However, there is a certain gap between hydraulic design level of hydraulic turbine and international level, especially in the aspects of energy characteristics and cavitation performance of runner. Francis turbine is the most widely used type of water turbine at present. The research on internal eddy current and internal cavitation of Francis turbine runner is of great significance to the hydraulic optimization design of Francis turbine. In this paper, a Francis turbine is taken as the research object, and the full channel numerical simulation and experimental analysis are carried out after the modeling is completed. Firstly, the numerical simulation of internal flow under 7 conditions is carried out, mainly on the blade vortex, and then the cavitation model is used to study the internal cavitation of the runner. At the same time, the PIV testing technology is used to observe the vortex of the turbine runner and try to apply the technology to the velocity measurement of the runner, and explore the feasible way to test the flow velocity in the runner. The main contents of this study are as follows: (1) based on the selected hydraulic turbine, a three-dimensional geometric model is established and a qualified mesh is created. All over-flow component meshes are imported into ANSYS for pre-processing, delineation, setting of boundary conditions, interface, and calculation accuracy. The full passage of hydraulic turbine is numerically simulated and calculated. (2) the vortex numerical simulation is carried out under the conditions of large opening and small opening, respectively, for the same opening, different unit speed and the same unit speed, respectively, for the same opening degree, different unit speed, and the same unit speed, respectively. (3) numerical simulation of cavitation is carried out under the conditions of large opening and small opening, respectively, for the same opening, different unit speed and the same unit speed, respectively, for the same opening degree, different unit speed, and the same unit speed, respectively, under the conditions of large opening and small opening, the cavitation of the runner is simulated by numerical simulation under different opening conditions. The cavitation conditions of the runner under different opening conditions are compared. (4) the PIV velocity measuring device is set up on the hydraulic turbine test bench to test the internal flow pattern of the runner, observe the vortex inside the runner, and deal with the picture data through the processing of the picture data, and the internal cavitation of the runner is compared with that of the runner under different opening conditions. The flow line, velocity vector and other data of internal flow of hydraulic turbine runner are obtained.
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK733.1

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本文編號(hào)：2469167