水輪機(jī)為水力發(fā)電的核心部件,其內(nèi)部流場的流動狀態(tài)直接影響著水輪機(jī)的效率及運(yùn)行的安全、穩(wěn)定性。本文選用挪威科技大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù),以混流式水輪機(jī)F-99為研究對象,建立蝸殼及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、尾水管各部件三維流域模型,并劃分網(wǎng)格,使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算研究。為探究湍流模型在水輪機(jī)內(nèi)部流場計(jì)算中的適用性,選取三種典型工況,即小流量、最優(yōu)及大流量工況,采用RNG k-?、Realizable k-?與k-ωSST三種湍流模型,穩(wěn)態(tài)求解水輪機(jī)內(nèi)部流場流動狀況,得到尾水管處測量線上的速度分布及轉(zhuǎn)輪扭矩值,與實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行對比,分析湍流模型的精確度,為后續(xù)非穩(wěn)態(tài)計(jì)算選用更為合適的湍流模型提供參考,以求提高計(jì)算的精確度。根據(jù)對湍流模型適用性的探究結(jié)果,小流量工況下選用Realizable k-?湍流模型,最優(yōu)及大流量工況下選用k-ωSST湍流模型,對水輪機(jī)內(nèi)部流場進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)求解計(jì)算,分析各過流部件內(nèi)部流場的流動狀態(tài),包括蝸殼及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、輪轉(zhuǎn)、尾水管內(nèi)部速度場與渦結(jié)構(gòu)的分布情況,將數(shù)值計(jì)算得到的監(jiān)測點(diǎn)處壓力值及壓力脈動,與實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果對比,進(jìn)行誤差分析,并推斷壓力脈動的產(chǎn)生,主要由于轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的動靜干涉所引起,為水輪機(jī)內(nèi)部流場數(shù)值求解的精確度和機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行方面提供參考。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK730
【部分圖文】：

開發(fā)仍需加快，西電東送項(xiàng)目的具體落實(shí)能夠促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)性和可持續(xù)性，且對于改善生態(tài)環(huán)境，無疑有非常重大的意義。中國疆土廣闊，水資源的儲存量非常豐富。根據(jù)統(tǒng)計(jì)如圖1.1所示，在我國流域面積超過50平方公里以的上河流有45203條，所有河流加起來的總共長度在150.85萬公里；流域面積在100平方公里以上的河流有22909條，加起來的長度也有111.46萬公里；有2221條河流是流域面積是超1000平方公里以上，總共的長度為38.65萬公里；河流流域在10000平方公里以上就比較少，只有228條，總共的河流長度為13.5萬公里[2]。圖 1.1 中國河流數(shù)量統(tǒng)計(jì)柱狀圖目前，水電站共有46758座

PHOENICS CHAM 公司開發(fā)擁有豐富的網(wǎng)格系統(tǒng)、專業(yè)性較強(qiáng)的模塊，可針對性的解決建筑、空氣調(diào)節(jié)、電子元件、爆炸燃燒等問題。FLUENT ANSYS 公司收購提供壓力基的分離算法、密度基的耦合顯式算法、密度基的耦合隱式算法；可高效解決瞬態(tài)湍流與葉輪流場等問題。FLUENT集成到ANSYS Workbench平臺后，其使用方法有了一些新特點(diǎn)。ANSYS Workbench提供了多種先進(jìn)工程仿真技術(shù)的基礎(chǔ)框架，全新的項(xiàng)目視圖概念將整個(gè)仿真過程緊密地組合在一起，引導(dǎo)用戶通過簡單的鼠標(biāo)拖曳操作完成復(fù)雜的多物理場分析流程[64]。

輪機(jī)主要部件分為蝸殼及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪和尾水管，基于三維建模軟件UG對水輪機(jī)蝸殼及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)部件的流域、轉(zhuǎn)輪流域及尾水管流域分別編輯并進(jìn)行裝配，水輪機(jī)流道三維模型如圖3.1所示。圖 3.1 水輪機(jī)全流域三維模型
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2876760