【摘要】：對于以含有泥沙的沙水為工作介質(zhì)的水輪機(jī),當(dāng)被水流挾運(yùn)的沙粒通過其流道時(shí),堅(jiān)硬的沙粒撞擊和磨削過流表面,造成流道邊壁泥沙磨損。磨損將導(dǎo)致水輪機(jī)的效率下降,甚至引起水輪機(jī)的快速破壞,從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。克孜河流域泥沙含量大,棱角分明且石英含量高,相對硬度大,在其河流上運(yùn)行的水電站,不可避免的將引起水輪機(jī)過流部件的泥沙磨損,尤其是即將修建在克孜河流上的夏特水電站水頭又高,其水輪機(jī)過流部件的泥沙磨損會更加嚴(yán)重,尤其是水輪機(jī)活動導(dǎo)葉,因此本文就夏特水電站水輪機(jī)導(dǎo)葉進(jìn)行了泥沙磨損預(yù)測,其主要研究工作和成果如下:1.根據(jù)夏特電站擬選的HLA351-LJ-275混流式水輪機(jī)的二維設(shè)計(jì)圖,運(yùn)用UG三維建模軟件建立蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪及尾水管的水體模型以及水輪機(jī)過流部件全流道水體模型。采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分方法,運(yùn)用ANSYS ICEM對各個(gè)過流部件的模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并設(shè)置邊界類型。2.采用k-ε多相流湍流模型對水輪機(jī)在不同工況、不同沙粒濃度下的內(nèi)部沙水流動進(jìn)行了三維計(jì)算,得到了不同情況下水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)部件的泥沙體積濃度分布、流速分布及壓力分布。數(shù)值結(jié)果表明:水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片上泥沙濃度最大區(qū)域出現(xiàn)在葉片出口位置,且泥沙速度在葉片出口位置也較高,由此判斷轉(zhuǎn)輪磨損最嚴(yán)重的區(qū)域在轉(zhuǎn)輪的出口位置,靠近下環(huán)的區(qū)域由于泥沙運(yùn)動速度更高而更易磨損;最低壓力出現(xiàn)在轉(zhuǎn)輪長葉片背面出口靠近下環(huán)處,各個(gè)葉高截面最低壓力均大于空化壓力3200Pa,在各個(gè)工況下轉(zhuǎn)輪不會發(fā)生空化。3.在泥沙磨損試驗(yàn)臺上,對水輪機(jī)導(dǎo)葉進(jìn)行了泥沙磨損試驗(yàn),采用白光干涉輪廓儀測試導(dǎo)葉表面磨損前后形貌狀態(tài)及表面深度。試驗(yàn)結(jié)果表明,S135對夏特電站水輪機(jī)導(dǎo)葉的耐磨性最佳。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和擬合方法得出了不同材質(zhì)的水輪機(jī)導(dǎo)葉磨損率計(jì)算公式,為夏特水電站水輪機(jī)設(shè)計(jì)提供參考。
【圖文】：

夏特水電站水輪機(jī)導(dǎo)葉泥沙磨損研究1 蝸殼根據(jù)蝸殼單線圖，對蝸殼各斷面型線進(jìn)行 B 樣條曲線（NURBS）擬合，然網(wǎng)格命令建面生成薄殼結(jié)構(gòu)的蝸殼內(nèi)表面，在建立蝸殼鼻端結(jié)構(gòu)時(shí)對其添加成鼻端內(nèi)表面的建面，最終通過縫合命令將上述光滑曲面縫合成蝸殼內(nèi)流 4.1 所示。再在 ICEM 中劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，生成的蝸殼網(wǎng)格如圖 4.2 所示。

夏特水電站水輪機(jī)導(dǎo)葉泥沙磨損研究1 蝸殼根據(jù)蝸殼單線圖，對蝸殼各斷面型線進(jìn)行 B 樣條曲線（NURBS）擬合，然網(wǎng)格命令建面生成薄殼結(jié)構(gòu)的蝸殼內(nèi)表面，在建立蝸殼鼻端結(jié)構(gòu)時(shí)對其添加成鼻端內(nèi)表面的建面，，最終通過縫合命令將上述光滑曲面縫合成蝸殼內(nèi)流 4.1 所示。再在 ICEM 中劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，生成的蝸殼網(wǎng)格如圖 4.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV734.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2624441