由于水輪機模式液力透平級間導葉水頭損失占比高達40%,需要對液力透平級間導葉進行研究。在可選的級間導葉中,流道式導葉正反導葉連為一體,流道相對獨立,是一種水力性能較好的級間導葉。本文基于水力原動機理論,將水流環(huán)量概念貫穿液力透平流道設計全過程,設計了與水輪機模式液力透平轉輪相匹配的流道式級間導葉,并采用正交試驗的優(yōu)化算法,對水頭影響較大的因素,包括導葉包角φ、正導葉出口角α₃、反導葉寬度b₅、流道外壁最大直徑D₄,各取4個水平進行正交試驗方案的設計。通過CFD數(shù)值計算,分析各個方案的性能,找出了各因素對導葉性能的影響規(guī)律,在此基礎上獲得了效率較高的導葉模型,并研究了水力性能、葉片表面壓力分布及葉片內部流動規(guī)律。研究表明:各個參數(shù)對效率的影響力中,b₅最大,D₄最小;對水頭的影響力中,b₅最大,φ最小。優(yōu)化后的模型在設計工況點效率提高了5.83%,應用水頭提高了7.15%,級間導葉損失降低了1.16%,導葉表面壓力過渡更加均勻,葉片內部水流流態(tài)更加平穩(wěn),滿足... 

【文章來源】：水力發(fā)電學報. 2020,39(11)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

計算域網格劃分無關性驗證Fig.2Gridindependenceverification

114水力發(fā)電學報反導葉進口寬度5b=75mm，中間過渡段寬度7b=45mm，正導葉出口角3=15°，反導葉進口角5=90°，葉片數(shù)為6。設計出的低比轉速水輪機模式液力透平流道式導葉及相匹配的各個過流部件如圖1所示。（a）流道式導葉模型圖（b）液力透平整體裝配圖圖1各過流部件三維造型圖Fig.1Three-dimensionalmodelingdiagramofflow-passingparts2網格劃分與數(shù)值模擬計算本研究中主要采用非結構化網格中八叉樹的方法對液力透平三維模型進行網格劃分，其方法是：把一個較粗的立方體網格覆蓋包含物體的整個計算域，并且按照網格尺度的精度要求對立方體進行細分，讓其符合之前設置的疏密要求的立方體覆蓋整個流場，最后再把立方體切割成四面體單元。因非結構化網格中節(jié)點以及單元的分布控制性好，故該方法可使網格生成速度快、易于自適應，可以方便地與實體造型技術相結合。同時，讓每部分的網格質量在0.3以上，透平機組網格節(jié)點總數(shù)在550萬以上，這樣保證了網格數(shù)量對計算結果影響較小，確保了數(shù)值模擬的精確性。圖2為網格劃分無關性驗證圖，劃分結果如圖3所示。在劃分好的網格中，對流體微元列質量守恒方程，動量守恒方程和能量守恒方程。然后把控制方程在網格上用有限體積法進行計算域離散處理，以標準的k湍流模型作為流場模型。在設置邊界條件時，進口條件為速度進口，出口邊界條件為壓力出口（P=0Pa）,固壁處邊界條件設為無滑移邊界，動靜交界面設為動靜耦合面。圖2計算域網格劃分無關性驗證Fig.2Gridindependenceverification（a）流道式導葉網格圖（b）整體網格裝配圖圖3過流部件網格劃分圖Fig.3Gridsofflowingpa

114水力發(fā)電學報反導葉進口寬度5b=75mm，中間過渡段寬度7b=45mm，正導葉出口角3=15°，反導葉進口角5=90°，葉片數(shù)為6。設計出的低比轉速水輪機模式液力透平流道式導葉及相匹配的各個過流部件如圖1所示。（a）流道式導葉模型圖（b）液力透平整體裝配圖圖1各過流部件三維造型圖Fig.1Three-dimensionalmodelingdiagramofflow-passingparts2網格劃分與數(shù)值模擬計算本研究中主要采用非結構化網格中八叉樹的方法對液力透平三維模型進行網格劃分，其方法是：把一個較粗的立方體網格覆蓋包含物體的整個計算域，并且按照網格尺度的精度要求對立方體進行細分，讓其符合之前設置的疏密要求的立方體覆蓋整個流場，最后再把立方體切割成四面體單元。因非結構化網格中節(jié)點以及單元的分布控制性好，故該方法可使網格生成速度快、易于自適應，可以方便地與實體造型技術相結合。同時，讓每部分的網格質量在0.3以上，透平機組網格節(jié)點總數(shù)在550萬以上，這樣保證了網格數(shù)量對計算結果影響較小，確保了數(shù)值模擬的精確性。圖2為網格劃分無關性驗證圖，劃分結果如圖3所示。在劃分好的網格中，對流體微元列質量守恒方程，動量守恒方程和能量守恒方程。然后把控制方程在網格上用有限體積法進行計算域離散處理，以標準的k湍流模型作為流場模型。在設置邊界條件時，進口條件為速度進口，出口邊界條件為壓力出口（P=0Pa）,固壁處邊界條件設為無滑移邊界，動靜交界面設為動靜耦合面。圖2計算域網格劃分無關性驗證Fig.2Gridindependenceverification（a）流道式導葉網格圖（b）整體網格裝配圖圖3過流部件網格劃分圖Fig.3Gridsofflowingpa

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]余能回收液力透平導葉的型式選擇與性能分析[D]. 惠志磊.華北水利水電大學 2018
[4]余能回收用液力透平進水室型式選擇與性能分析[D]. 劉萬康.華北水利水電大學 2018
[5]余能回收用液力透平轉輪的型式選擇與性能分析[D]. 朱鵬艷.華北水利水電大學 2018
[6]DCSGT330-175×9型多級能量回收水力透平的優(yōu)化設計[D]. 鄭琦.蘭州理工大學 2012
[7]多級泵透平運行的特性分析[D]. 方玲.華中科技大學 2011



本文編號：3572534