本文關鍵詞：水輪機固定導葉的渦街模擬及尾緣修型研究

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【摘要】：在當前的水電開發(fā)中,水電機組趨于高水頭、大流量、大尺寸發(fā)展。單元機組的裝機容量越來越大,大容量機組容易產(chǎn)生因卡門渦造成的水力振動問題。水輪機的葉柵尾緣會出現(xiàn)卡門渦脫落,當卡門渦的脫落頻率與葉柵的自然頻率相耦合時會引起葉片共振,如果激振力足夠大就會使葉片出現(xiàn)斷裂。振動會造成機組的不穩(wěn)定運行。因此,對水輪機內(nèi)的卡門渦進行模擬與分析,對于研究消除卡門渦誘發(fā)的共振問題具有重要意義。本文通過建立混流式水輪機導水機構(gòu)的雙列葉柵模型,采用FLUENT軟件對三種工況下的流場進行計算,分析固定導葉尾緣后的卡門渦；另外,對固定導葉尾緣進行不同形狀的修型,研究不同尾緣形狀對下游流場的影響,以此提出合理的尾緣修型方案。數(shù)值計算結(jié)果表明：(1)渦街在向下游輸運的過程中,其渦量值逐漸減小。渦量衰減率也不均勻,越靠近固定導葉尾緣其渦量值衰減得越快,遠離固定導葉的下游其渦量值衰減較慢。(2)在計算固定導葉尾緣卡門渦的脫落頻率時,分離點的相對速度值應取邊界層外的速度,而并非邊界層內(nèi)的相對速度。(3)尾緣的傾斜角度越小,’尾跡越不容易出現(xiàn)漩渦,而傾斜角較大的尾緣會造成活動導葉正壓面的壓力也相對較大。根據(jù)對比分析的結(jié)果,對固定導葉尾緣進行450傾斜角修型,斜面兩端采用圓角過渡,以此達到修型防振的目的。
【關鍵詞】：混流式水輪機 固定導葉 卡門渦 尾緣 修型
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK733.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 水輪機水力性能的研究方法12-13
• 1.2.2 水輪機卡門渦的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 水輪機卡門渦研究還存在的問題16-17
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 第二章 繞流基礎理論18-25
• 2.1 圓柱繞流18-20
• 2.1.1 邊界層的分離18-20
• 2.1.2 卡門渦街20
• 2.1.3 斯特勞哈數(shù)20
• 2.2 葉柵繞流20-24
• 2.2.1 葉柵繞流的分類20-21
• 2.2.2 葉柵的升力定理21-23
• 2.2.3 渦街誘發(fā)的激振力23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 湍流流動數(shù)值模擬的計算方法25-40
• 3.1 流體流動的基本方程25-28
• 3.1.1 連續(xù)性方程25-26
• 3.1.2 動量方程26-27
• 3.1.3 能量方程27-28
• 3.2 控制方程的離散28-34
• 3.2.1 離散化方法28-29
• 3.2.2 離散格式29-30
• 3.2.3 流場的求解方法30-34
• 3.3 湍流的數(shù)值模擬方法34-37
• 3.3.1 直接數(shù)值模擬34
• 3.3.2 雷諾平均法34-37
• 3.3.3 大渦模擬37
• 3.4 邊界條件37-38
• 3.4.1 進口邊界條件38
• 3.4.2 出口邊界條件38
• 3.4.3 固壁邊界條件38
• 3.4.4 周期性邊界條件38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第四章 水輪機導水機構(gòu)雙列葉柵建模與網(wǎng)格劃分40-45
• 4.1 雙列葉柵的設計參數(shù)40
• 4.2 雙列葉柵建模40-41
• 4.3 網(wǎng)格劃分41-43
• 4.5 計算域邊界條件的設定43
• 4.6 計算工況點的選取43-44
• 4.7 本章小結(jié)44-45
• 第五章 固定導葉尾跡的渦街模擬及尾緣修型分析45-64
• 5.1 渦量動力學方程45
• 5.2 渦街模擬及渦量輸運分析45-47
• 5.2.1 渦街的脫落分析45-47
• 5.2.2 渦量的輸運分析47
• 5.3 固定導葉尾跡的速度分布47-48
• 5.4 渦街的脫落頻率48-53
• 5.5 固定導葉尾緣的修型方案53-54
• 5.6 固定導葉尾緣修型后的流場分布54-62
• 5.6.1 固定導葉尾跡的渦量分布54-56
• 5.6.2 固定導葉尾跡的速度分布56-60
• 5.6.3 活動導葉表面的壓力分布60-62
• 5.7 固定導葉尾緣的設計62-63
• 5.8 本章小結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64-65
• 6.2 展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-71
• 附錄 作者碩士研究生期間發(fā)表的學術論文及參與科研項目71

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 易平梅;;三峽右岸ALSTOM水輪機轉(zhuǎn)輪卡門渦分析與處理[A];中國水利學會第四屆青年科技論壇論文集[C];2008年

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本文編號：833339