在低水頭水力資源開發(fā)中,燈泡貫流式水輪機是首選形式之一。燈泡貫流式水輪機不設(shè)蝸殼,主要的導水機構(gòu)為活動導葉。導葉開度是活動導葉的重要參數(shù)之一,其與轉(zhuǎn)輪的匹配性直接決定著水輪機的性能和內(nèi)部流動特性。由于燈泡貫流式水輪機運行范圍寬,不同的工況下,水輪機內(nèi)部流動特征是不一樣的,因此研究其在偏工況條件下的內(nèi)部流動特征對水輪機運行具有指導意義。為確保整個水輪機組安全穩(wěn)定性,水輪機的空化性能和壓力脈動已成為研究的焦點。本文以某燈泡貫流式水輪機為研究對象,運用計算流體動力學（CFD）方法,分別對三種導葉開度下的水輪機在額定工況下進行全流道數(shù)值模擬。通過分析對比三種開度下的水輪機水頭和效率,同時研究全流道截面壓力、速度分布,導葉外環(huán)面壓力分布,導葉葉片壓力分布以及轉(zhuǎn)輪葉片壓力分布,獲得最優(yōu)開度,在額定流量和轉(zhuǎn)速條件下得到最佳的水輪機外特性和內(nèi)部流動質(zhì)量。為了獲得水輪機在不同工況的內(nèi)部流動特征,對燈泡貫流式水輪機進行額定工況和小流量工況下的非定常數(shù)值模擬。通過對兩種工況下水輪機內(nèi)部流動進行分析,發(fā)現(xiàn)燈泡體流道在兩種工況下流動穩(wěn)定;導葉在偏工況下流動存在偏差,且在導葉進口邊產(chǎn)生一定的水力損失。在導葉背面因... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究的目的和意義
    1.3 國內(nèi)外研究狀況
        1.3.1 國外貫流式水輪機研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)燈泡貫流式水輪機研究狀況
        1.3.3 燈泡貫流式水輪機空化研究
        1.3.4 燈泡貫流式水輪機壓力脈動研究
    1.4 數(shù)值計算
    1.5 本文研究內(nèi)容
第二章 流動描述及數(shù)值計算方法
    2.1 計算流體力學方法
    2.2 ANSYS CFX軟件簡介
    2.3 流體力學控制方程
    2.4 湍流模型
        2.4.1 雷諾時均法（RANS）
        2.4.2 大渦模擬（LES）
        2.4.3 分離渦模擬（DES）
    2.5 數(shù)值離散方法和計算方法
第三章 貫流式水輪機定常流動數(shù)值解析
    3.1 水輪機三維流道實體模型的建立
    3.2 網(wǎng)格類型及劃分
    3.3 邊界條件的設(shè)置
    3.4 計算結(jié)果及分析
        3.4.1 水輪機子午截面壓力、速度分析
        3.4.2 活動導葉計算分析
        3.4.3 轉(zhuǎn)輪計算結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 水輪機全流道流動非定常模擬
    4.1 非定常模擬
    4.2 水輪機子午中心面流動分析
    4.3 燈泡體流道內(nèi)流動分析
    4.4 活動導葉內(nèi)流動分析
    4.5 轉(zhuǎn)輪流道內(nèi)流動分析
    4.6 尾水管內(nèi)流動分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 水輪機非定�？栈嬎�
    5.1 水輪機非定常模擬監(jiān)測點的設(shè)置
        5.1.1 水輪機機組壁面及各截面監(jiān)測點設(shè)置
        5.1.2 水輪機導葉和轉(zhuǎn)輪葉片監(jiān)測點設(shè)置
    5.2 水輪機全流道中心平面壓力脈動分析
    5.3 導葉流道壓力脈動特性
        5.3.1 導葉流道中間平面壓力脈動特性
        5.3.2 導葉葉片壓力面的壓力脈動特性
    5.4 轉(zhuǎn)輪流動分析及壓力脈動特性
        5.4.1 轉(zhuǎn)輪流動分析
        5.4.2 轉(zhuǎn)輪內(nèi)壓力脈動特性
    5.5 尾水管內(nèi)流動分析及壓力脈動特性
        5.5.1 尾水管內(nèi)流動空化分析
        5.5.2 尾水管壓力脈動預測
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究工作總結(jié)
    6.2 研究工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]貫流式水輪機三維非定常流DES數(shù)值模擬[J]. 歐陽振宇,張立翔.  機械與電子. 2014(06)
[2]樹狀結(jié)構(gòu)三分叉鑄鋼節(jié)點有限元分析[J]. 杜文風,孫志飛,高博青,董石麟.  建筑結(jié)構(gòu)學報. 2014(S1)
[3]燈泡貫流式水輪機轉(zhuǎn)輪內(nèi)流場的研究[J]. 馬希青,陳明輝,孫聰.  機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2014(01)
[4]大渦模擬在內(nèi)燃機中應用的研究進展[J]. 周磊,解茂昭,羅開紅,帥石金,賈明.  力學學報. 2013(04)
[5]充氣式翼型繞流大渦模擬分析[J]. 康小偉,韓維,王允良,郭衛(wèi)剛.  海軍航空工程學院學報. 2013(02)
[6]混流式水輪機三維非定常流分離渦模型的精細模擬[J]. 黃劍峰,張立翔,王文全,姚激.  中國電機工程學報. 2011(26)
[7]貫流式機組槳葉與導葉全三維匹配設(shè)計方法[J]. 李鳳超,樊紅剛,王正偉,陳乃祥.  水力發(fā)電學報. 2010(04)
[8]橋鞏電站57MW燈泡貫流式水輪機設(shè)計[J]. 孫媛媛,羅遠紅.  東方電氣評論. 2010(02)
[9]高落差貫流式水輪機葉片過大開度流動研究[J]. 劉攀,韓鳳琴,顏士杰,久保田喬.  水電能源科學. 2010(01)
[10]小弦節(jié)比貫流水輪機On-Cam開度設(shè)計[J]. 馬啟鋒,韓鳳琴,安源,久保田喬.  水電能源科學. 2010(01)

博士論文
[1]混流式水輪機全部通流元件的三維湍流流場分析與性能預測[D]. 辛喆.中國農(nóng)業(yè)大學 2005
[2]中比轉(zhuǎn)速混流式水輪機內(nèi)流場數(shù)值模擬及性能改善研究[D]. 肖若富.華中科技大學 2004

碩士論文
[1]燈泡貫流式水電站廠房結(jié)構(gòu)振動特性研究[D]. 張婷婷.天津大學 2012
[2]HL300水輪機轉(zhuǎn)輪水力模型開發(fā)方案研究[D]. 馬惠萍.蘭州理工大學 2009
[3]混流式水輪機轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)及優(yōu)化設(shè)計[D]. 何芳.南昌大學 2008



本文編號：3032602