【摘要】：基于準(zhǔn)三維的反問題設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了可用于低水頭可再生能源開發(fā)的超低水頭軸流式水輪機(jī)的導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片.導(dǎo)葉為等厚葉片,轉(zhuǎn)輪葉片采用空化性能良好的NACA 66(MOD)翼型.設(shè)計(jì)中根據(jù)給定的進(jìn)出口邊環(huán)量分布及葉片表面載荷分布,在滿足無撞擊進(jìn)口水流條件下,計(jì)算、調(diào)整葉片剖面翼型的拱度和安放角.為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的有效性,還對(duì)該軸流式水輪機(jī)進(jìn)行了全流道的三維定常湍流計(jì)算.計(jì)算結(jié)果表明:流道內(nèi)水流流動(dòng)平順,水力損失小,最高效率可以達(dá)到92.16%,且在較寬的水頭變幅內(nèi),水輪機(jī)均具有良好的水力性能.
【圖文】：

轉(zhuǎn)輪葉片設(shè)計(jì)基于上述反問題設(shè)計(jì)方法，，對(duì)某超低水頭軸流式水輪機(jī)的導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪進(jìn)行了設(shè)計(jì)．導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪葉片均設(shè)計(jì)為固定式，且導(dǎo)葉為等厚葉片，轉(zhuǎn)輪葉片采用空化性能好的ＮＡＣＡ６６（ａ＝０．８）翼型．水輪機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)：轉(zhuǎn)速ｎ＝５００ｒ／ｍｉｎ，轉(zhuǎn)輪直徑Ｄ１＝０．５ｍ，輪轂直徑ｄｈ＝０．２２ｍ，葉片數(shù)Ｚｒ＝４，導(dǎo)葉數(shù)Ｚｇ＝６，設(shè)計(jì)水頭Ｈｒ＝４．０ｍ，設(shè)計(jì)流量Ｑｒ＝０．６１５ｍ３／ｓ．三維反問題方法設(shè)計(jì)得到的水輪機(jī)三維模型如圖１所示．圖１超低水頭軸流式水輪機(jī)三維模型Ｆｉｇ．１Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｕｌｔｒａ－ｌｏｗｈｅａｄａｘｉａｌ－ｆｌｏｗｗａｔｅｒｔｕｒｂｉｎｅ２流動(dòng)三維湍流數(shù)值模擬及分析由于上述反問題設(shè)計(jì)方法是基于無粘有勢(shì)流的，存在一定的局限性．在完成葉型設(shè)計(jì)后，通過三維湍流數(shù)值計(jì)算對(duì)設(shè)計(jì)得到的葉片進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)，并與反問題設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，以進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)質(zhì)量．２．１湍流數(shù)值模擬方法采用雷諾時(shí)均Ｎ－Ｓ方程和標(biāo)準(zhǔn)ｋ－ε湍流模型聯(lián)立求解三維定常湍流場(chǎng)，用多重運(yùn)動(dòng)參考系模型（ＭＲＦ）處理動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)問題，近壁邊界層處理采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)．方程組的壓力項(xiàng)由二階中心差分格式離散，其他項(xiàng)則采用二階迎風(fēng)差分格式．壓力和速度變量解耦計(jì)算采用ＳＩＭＰＬＥＣ算法．采用混合網(wǎng)格劃分網(wǎng)格單元．其中，以較細(xì)網(wǎng)格劃分了導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片區(qū)域，并就網(wǎng)格無關(guān)性進(jìn)行了檢查．２．２超低水頭軸流式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)分析設(shè)計(jì)工況下導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪葉片壓力及相對(duì)速度分布如圖２～５所

第５期肖惠民，等：超低水頭軸流式水輪機(jī)反問題設(shè)計(jì)及水力特性研究?jī)?yōu)化導(dǎo)葉出水邊位置，提高轉(zhuǎn)輪性能．圖２設(shè)計(jì)工況導(dǎo)葉靜壓分布（單位：Ｐａ）Ｆｉｇ．２Ｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｏｎｇｕｉｄｅｖａｎｅ（ｕｎｉｔ：Ｐａ）圖３設(shè)計(jì)工況轉(zhuǎn)輪葉片靜壓分布（單位：Ｐａ）Ｆｉｇ．３Ｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｒｕｎｎｅｒｂｌａｄｅ（ｕｎｉｔ：Ｐａ）圖４設(shè)計(jì)工況導(dǎo)葉速度分布（單位：ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．４Ｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｇｕｉｄｅｖａｎｅ（ｕｎｉｔ：ｍ／ｓ）圖５設(shè)計(jì)工況轉(zhuǎn)輪葉片相對(duì)速度分布（單位：ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．５Ｒｅｌａｔｉｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｒｕｎｎｅｒｂｌａｄｅ（ｕｎｉｔ：ｍ／ｓ）６８５

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉愛國(guó);介紹一種簡(jiǎn)易微型軸流式水輪機(jī)[J];水力發(fā)電;1985年05期

2 王正偉,崔濤,江德春,呂孟東;軸流式水輪機(jī)流道內(nèi)部流動(dòng)分析[J];大電機(jī)技術(shù);2003年06期

3 張樂福;劉勝柱;羅興;張亮;;軸流式水輪機(jī)輪緣間隙三維紊流數(shù)值模擬[J];大電機(jī)技術(shù);2009年02期

4 韓秀麗;劉萬江;張樂福;;軸流式水輪機(jī)間隙流動(dòng)分析[J];大電機(jī)技術(shù);2009年03期

5 陳泉開;;調(diào)槳技術(shù)在小微型軸流式水輪機(jī)上的應(yīng)用[J];新技術(shù)新工藝;2009年06期

6 陳泉開;;小微型軸流式水輪機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)[J];福建工程學(xué)院學(xué)報(bào);2009年04期

7 趙永智;;萬安電站~#5軸流式水輪機(jī)的水力開發(fā)[J];東方電機(jī);2005年02期

8 任巖;王瑞蓮;陳德新;張小寶;;黃河水流對(duì)軸流式水輪機(jī)磨蝕及其防護(hù)研究[J];黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2007年01期

9 程良駿;對(duì)《330工程五葉片軸流式水輪機(jī)水力試驗(yàn)的一些結(jié)果》的分析[J];華中工學(xué)院學(xué)報(bào);1980年03期

10 崔維志;我省軸流式水輪機(jī)抗磨蝕試驗(yàn)簡(jiǎn)介[J];陜西水力發(fā)電;1986年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前4條

1 張勝謙;曹寶保;;軸流式水輪機(jī)抬機(jī)事故分析及預(yù)防[A];水輪機(jī)抗磨蝕技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

2 孫偉平;黃清;時(shí)新鵬;;軸流式水輪機(jī)葉片剛強(qiáng)度分析比較[A];第十九次中國(guó)水電設(shè)備學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2013年

3 張續(xù)鐘;;深溪溝水電站大型軸流式水輪機(jī)的設(shè)計(jì)[A];第十八次中國(guó)水電設(shè)備學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2011年

4 楊鐵榮;張麗巖;;淺議小型水電站軸流式水輪機(jī)技術(shù)改造[A];水輪機(jī)抗磨蝕技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 孫洪亮;弧形閘門局部開啟時(shí)閘前漩渦水力特性研究[D];大連理工大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳大為;中高比轉(zhuǎn)速軸流式水輪機(jī)水力模型方案的開發(fā)研究[D];蘭州理工大學(xué);2010年

2 邵偉強(qiáng);基于弱耦合的軸流式水輪機(jī)三維數(shù)值模擬[D];西安理工大學(xué);2008年

3 劉虎;軸流式水輪機(jī)葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];西安理工大學(xué);2006年

4 呂緒明;水流自摻氣與底部強(qiáng)迫摻氣水力特性研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

5 張巖;洞式溢洪道的水力特性試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 高東紅;三維魚道水力特性及魚體上溯行進(jìn)能力數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2015年

7 丁賢臣;水閘水力特性三維數(shù)值模擬研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

8 巨淑君;90°彎道中T型丁壩的水力特性研究[D];福州大學(xué);2013年

9 張靚;摻氣坎及階面首級(jí)臺(tái)階對(duì)階梯溢流壩水力特性影響研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

10 周虹均;分洪閘閘前水力特性數(shù)值模擬研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2578740