本文關(guān)鍵詞：含沙水中混流式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)值模擬

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【摘要】：與其他能源相比,水力發(fā)電具有開發(fā)技術(shù)成熟,對(duì)環(huán)境沖擊小,綜合效益大等優(yōu)勢(shì)。世界各國都在積極加大對(duì)水力發(fā)電的投入力度。然而,我國河流的突出特點(diǎn)就是水流中帶有大量的沙粒。在其流域上運(yùn)行的電站水輪機(jī)容易遭受泥沙的磨損破壞,從而改變其過流表面的形狀。由此引起效率降低,機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)加劇,機(jī)組檢修頻繁,大修期延長(zhǎng)等一系列間接后果。水輪機(jī)內(nèi)部沙水流動(dòng)的研究是泥沙磨損研究的基礎(chǔ)。因此,開展固液兩相流條件下水輪機(jī)內(nèi)部沙水流動(dòng)的研究具有重要的意義。實(shí)踐證明,對(duì)于在高水頭條件下運(yùn)行的混流式水輪機(jī),在轉(zhuǎn)輪中加入短葉片可以使泥沙磨損情況有所減輕。但對(duì)短葉片的具體功能還需要深入研究。本文以某一低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機(jī)為例,借助數(shù)值模擬軟件CFX研究含沙水條件下常規(guī)轉(zhuǎn)輪和長(zhǎng)短葉片轉(zhuǎn)輪在不同運(yùn)行工況下,水輪機(jī)過流部件的壓力和泥沙分布情況。通過比較能夠得出,轉(zhuǎn)輪中加入短葉片后有助于減輕水輪機(jī)泥沙磨損。研究的主要內(nèi)容如下:1.根據(jù)水輪機(jī)的參數(shù),借助UG軟件,對(duì)水輪機(jī)的過流部件建模,并把建好的模型用Parasolid格式導(dǎo)出。然后在ICEM中對(duì)實(shí)體劃分網(wǎng)格;2.將畫好的網(wǎng)格文件導(dǎo)入到ANSYS CFX-Pre中進(jìn)行物理定義和條件設(shè)置并借助軟件CFX-Solver進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。得出當(dāng)顆粒直徑和體積濃度一定時(shí),流量不同的情況下轉(zhuǎn)輪在有無短葉片時(shí)各過流部件內(nèi)流場(chǎng)流動(dòng)情況;3.在CFX-Post中,對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理,得出它們的壓力分布,泥沙分布情況,分析流體的流動(dòng)狀態(tài);4.對(duì)比模擬結(jié)果借助理論知識(shí),定性分析短葉片對(duì)在含沙水條件下運(yùn)行的水輪機(jī)的性能影響。
【關(guān)鍵詞】：混流式水輪機(jī) 長(zhǎng)短葉片轉(zhuǎn)輪 沙水 內(nèi)部流動(dòng) 數(shù)值模擬
【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】：2015
【分類號(hào)】：TK733.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 課題來源8
• 1.2 課題研究的背景、目的及意義8-9
• 1.2.1 課題研究的背景8
• 1.2.2 課題研究的目的及意義8-9
• 1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展9-11
• 1.3.1 水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)研究進(jìn)展9-10
• 1.3.2 水輪機(jī)泥沙磨損研究進(jìn)展10
• 1.3.3 長(zhǎng)短葉片混流式水輪機(jī)研究進(jìn)展10-11
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容11-12
• 2 固液兩相流控制方程及數(shù)值模型12-18
• 2.1 固液兩相流的基本理論12
• 2.2 固液兩相流的基本運(yùn)動(dòng)方程12-13
• 2.3 湍流運(yùn)動(dòng)方程與數(shù)值模擬模型13-18
• 2.3.1 湍流運(yùn)動(dòng)方程13-14
• 2.3.2 湍流數(shù)值模擬14-18
• 3 數(shù)值計(jì)算方法18-22
• 3.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)18
• 3.2 數(shù)值離散及求解方法18
• 3.2.1 數(shù)值離散方法18
• 3.2.2 數(shù)值求解方法18
• 3.3 邊界條件的設(shè)置18-19
• 3.4 求解設(shè)置及收斂判定19-20
• 3.5 數(shù)值模擬軟件20
• 3.6 CFX數(shù)值求解過程20-22
• 4 水輪機(jī)全流道幾何建模及網(wǎng)格劃分22-31
• 4.1 水輪機(jī)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)22-23
• 4.2 三維幾何建模軟件23-27
• 4.2.1 蝸殼的建模23-24
• 4.2.2 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的建模24-25
• 4.2.3 轉(zhuǎn)輪的建模25-26
• 4.2.4 尾水管的建模26
• 4.2.5 水輪機(jī)全流道三維圖26-27
• 4.3 網(wǎng)格劃分27-31
• 4.3.1 網(wǎng)格劃分概述27-28
• 4.3.2 水輪機(jī)全流道網(wǎng)格劃分28-31
• 5 計(jì)算及結(jié)果分析31-54
• 5.1 小流量工況計(jì)算結(jié)果與分析31-38
• 5.2 最優(yōu)工況計(jì)算結(jié)果與分析38-46
• 5.3 大流量工況計(jì)算結(jié)果與分析46-53
• 5.4 不同工況之間的分析53-54
• 6 結(jié)論與展望54-55
• 6.1 結(jié)論54
• 6.2 存在的問題與展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果58-59
• 致謝59-60

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳玉林，韓海，曹樹良;水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)全三維紊流計(jì)算及效率預(yù)估[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1996年03期

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本文編號(hào)：684246