本文關(guān)鍵詞：水泵水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)及水力特性，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可逆式水泵水輪機(jī)廣泛應(yīng)用于抽水蓄能電站，與水輪機(jī)和水泵串聯(lián)的蓄能機(jī)組相比，其體積、重量大大減小，造價(jià)降低，因而得到了廣泛應(yīng)用。由于國(guó)內(nèi)對(duì)水泵水輪機(jī)的研究起步較晚，設(shè)計(jì)及試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致研究不夠深入全面，主要著重于對(duì)國(guó)外機(jī)型的引進(jìn)、消化和再吸收，以及對(duì)水泵水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)解析技術(shù)的研究，使得水泵水輪機(jī)的國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)水平較低。因此研究水泵水輪機(jī)的設(shè)計(jì)方法及其內(nèi)部流動(dòng)和水力特性具有良好的理論價(jià)值和應(yīng)用前景。 本文根據(jù)水泵水輪機(jī)中水流流動(dòng)的規(guī)律，提出了新型水泵水輪機(jī)軸對(duì)稱蝸殼及轉(zhuǎn)輪葉片的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出了蝸殼、固定導(dǎo)葉及轉(zhuǎn)輪葉片的三維模型。論文應(yīng)用CFD技術(shù)對(duì)水泵水輪機(jī)全流道進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，研究了其內(nèi)部流動(dòng)狀況及水力性能，已達(dá)到應(yīng)用數(shù)值模擬指導(dǎo)水泵水輪機(jī)設(shè)計(jì)的目的。 傳統(tǒng)的水泵水輪機(jī)蝸殼設(shè)計(jì)方法是使固定導(dǎo)葉鼻端到尾端圓周方向均勻出流，，即每一段蝸殼出流流量相等，因此固定導(dǎo)葉出口水流環(huán)量(=RVu)是不相等的，流向活動(dòng)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片的是非軸對(duì)稱流。水泵水輪機(jī)經(jīng)常需要在非設(shè)計(jì)工況點(diǎn)運(yùn)行，這種非軸對(duì)稱流會(huì)放大其S特性，且會(huì)放大活動(dòng)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片間的動(dòng)態(tài)干涉，嚴(yán)重危害水泵水輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文根據(jù)蝸殼中水流流動(dòng)的基本理論，提出了新型蝸殼的設(shè)計(jì)方法，該方法能夠?yàn)楦咚^水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪提供高度軸對(duì)稱的入流。 進(jìn)行水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要研究水流在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及葉輪中的流動(dòng)狀況，合理選擇轉(zhuǎn)輪流道及葉輪的幾何參數(shù)和葉形。本文首先根據(jù)等面積法確定葉輪流道及各設(shè)計(jì)流面的軸面投影流線，確定葉片進(jìn)水角，然后在保證轉(zhuǎn)輪葉片為無撞擊進(jìn)口的基礎(chǔ)上分析葉片在子午面上的幾何特征，合理確定各設(shè)計(jì)流面的葉片翼型及其厚度變化，最后對(duì)翼型進(jìn)行加厚得到需要的水泵水輪機(jī)葉片。 為了評(píng)價(jià)本研究中設(shè)計(jì)的蝸殼、導(dǎo)葉及轉(zhuǎn)輪葉片的性能，為葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)，本文利用CFD技術(shù)對(duì)本設(shè)計(jì)的水泵水輪機(jī)水輪機(jī)工況全流道進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，得到了各部件內(nèi)部壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)及能量的分布。通過解析發(fā)現(xiàn)實(shí)際流場(chǎng)分布合理，且與設(shè)計(jì)具有相關(guān)性，基本滿足設(shè)計(jì)的要求，數(shù)值模擬可作為對(duì)葉片進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：水泵水輪機(jī) 蝸殼 轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì) 流道理論 數(shù)值仿真
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK730.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 主要符號(hào)表11-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究意義及目的12-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析15-17
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 高水頭水泵水輪機(jī)引水、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)19-29
• 2.1 蝸殼內(nèi)部流動(dòng)理論19-21
• 2.1.1 傳統(tǒng)蝸殼內(nèi)部流動(dòng)19-20
• 2.1.2 固定導(dǎo)葉入口水流環(huán)量 i20
• 2.1.3 固定導(dǎo)葉入口水流動(dòng)量 dQVr20-21
• 2.2 蝸殼的水力設(shè)計(jì)21-25
• 2.2.1 設(shè)計(jì)理念21
• 2.2.2 設(shè)計(jì)流程21-25
• 2.3 導(dǎo)葉的水力設(shè)計(jì)25-27
• 2.3.1 設(shè)計(jì)要求26
• 2.3.2 導(dǎo)葉的布置26
• 2.3.3 導(dǎo)葉設(shè)計(jì)26-27
• 2.4 導(dǎo)葉的三維建模27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片設(shè)計(jì)29-52
• 3.1 水泵水輪機(jī)渦輪葉片設(shè)計(jì)流程29
• 3.2 設(shè)計(jì)采用的坐標(biāo)系29
• 3.3 水泵水輪機(jī)設(shè)計(jì)基本參數(shù)的確定29-32
• 3.3.1 設(shè)計(jì)工況點(diǎn)參數(shù)29-31
• 3.3.2 水輪機(jī)的功率31
• 3.3.3 水輪機(jī)的效率31
• 3.3.4 水泵水輪機(jī)幾何參數(shù)的確定31-32
• 3.4 轉(zhuǎn)輪中水流運(yùn)動(dòng)的分析32-35
• 3.4.1 葉片子午面投影及翼型截面32-34
• 3.4.2 轉(zhuǎn)輪內(nèi)水流速度分析34-35
• 3.5 轉(zhuǎn)輪葉片設(shè)計(jì)35-50
• 3.5.1 轉(zhuǎn)輪進(jìn)口流動(dòng)狀況35-36
• 3.5.2 流道出口理論36-37
• 3.5.3 轉(zhuǎn)輪葉片翼型骨線形狀設(shè)計(jì)37-45
• 3.5.4 翼型骨線加厚45-48
• 3.5.5 轉(zhuǎn)輪葉片三維造型48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第四章 水泵水輪機(jī)水輪機(jī)工況內(nèi)部流動(dòng)及水力特性52-70
• 4.1 CFD 計(jì)算方法及物理模型介紹52-58
• 4.1.1 水輪機(jī) CFD 計(jì)算方法介紹52-53
• 4.1.2 水輪機(jī)的基本方程53
• 4.1.3 水泵水輪機(jī)模型及其網(wǎng)格劃分53-56
• 4.1.4 湍流模型56-57
• 4.1.5 邊界條件57-58
• 4.2 計(jì)算區(qū)域及工況的選取58
• 4.2.1 計(jì)算區(qū)域58
• 4.2.2 計(jì)算工況58
• 4.3 殘差分析58-59
• 4.4 水泵水輪機(jī)內(nèi)部物理量計(jì)算公式59-62
• 4.4.1 過流面積和流量59
• 4.4.2 能量的計(jì)算59-60
• 4.4.3 速度和能量的無量綱化60-62
• 4.5 水輪機(jī)工況（最優(yōu)工況）三維湍流計(jì)算62-68
• 4.5.1 最優(yōu)工況點(diǎn)計(jì)算結(jié)果62-67
• 4.5.2 偏工況點(diǎn)計(jì)算結(jié)果67-68
• 4.6 本章小結(jié)68-70
• 總結(jié)與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果76-77
• 致謝77-78
• 附件78

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：水泵水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)及水力特性，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：271807