隨著全世界電力使用量的不斷增長,電力產(chǎn)業(yè)面臨高速拓展的機遇。水力發(fā)電因其具有資源清潔、豐富、可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點而被廣發(fā)應(yīng)用,沖擊式水輪機是利用高水頭資源的主要設(shè)備。為了提高沖擊式水輪機的出力,新設(shè)計的沖擊式水輪機普遍采用多噴嘴,多噴嘴意味著流動更為復(fù)雜,分析更加困難,六噴嘴沖擊式水輪機是目前應(yīng)用較多的多噴嘴式?jīng)_擊式水輪機,對其全通道損失分析的研究較少,鑒于此本文分析六噴嘴沖擊式水輪機內(nèi)部的流動過程,找出運行中的流動損失及原因,為優(yōu)化改進多噴嘴沖擊式水輪機的出力和效率提供依據(jù),具體研究內(nèi)容如下:1、探究沖擊式水輪機給水機構(gòu)損失原理,分析開度和水頭變化對給水機構(gòu)損失的影響以及給水機構(gòu)內(nèi)部的壓力和速度變化,找出給水機構(gòu)內(nèi)部損失及原因;2、分析給水機構(gòu)內(nèi)部的流動狀態(tài)對自由射流的影響機理,并對自由射流的形狀和內(nèi)部能量變化做出詳細分析;3、利用VOF模型準(zhǔn)確捕捉氣液交界面的特點,通過力矩曲線、自由射流流動狀態(tài)圖和渦量分布等共同分析自由射流沖擊轉(zhuǎn)輪的流動過程,得出水斗力矩變化規(guī)律,4、分析轉(zhuǎn)輪內(nèi)部工作過程找出工作過程中的影響出力和效率的不良流動現(xiàn)象,分析開度和水頭變化對轉(zhuǎn)輪內(nèi)不良流動的影響,得出轉(zhuǎn)輪內(nèi)出現(xiàn)不良流動現(xiàn)象的原因結(jié)果表明:六噴嘴沖擊式水輪機給水機構(gòu)的能量損失主要集中在噴嘴部分,噴嘴部分的能量損失受開度影響較大,而與水頭的關(guān)系較弱,分叉管處的損失相對較小,且六個分叉管間的損失存在差異;流體流經(jīng)分叉管時在靠近來流方向(分叉管內(nèi)側(cè))產(chǎn)生漩渦,導(dǎo)致分叉管內(nèi)側(cè)壓力低于外側(cè)壓力,內(nèi)測速度也低于外側(cè)速度;漩渦繼續(xù)向下游發(fā)展,使自由射流的形狀發(fā)生改變;21個水斗具有相同的出力特性,相互之間僅存在相位差,同一時刻共有7種不同狀態(tài)的水斗,自由射流沖擊轉(zhuǎn)輪內(nèi)的過程主要有三種不良流動現(xiàn)象,開度和水頭的變化會影響三種不良流動。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV734.1
【部分圖文】：

六噴嘴沖擊式水輪機的具體參數(shù)如表 3-1 所示；表 3-1 模型參數(shù)參數(shù) 符號 參數(shù)值水斗數(shù) Z 21噴嘴數(shù) n 6噴嘴直徑/mm d 41.19水斗寬度/mm B 128.53轉(zhuǎn)輪基圓直徑/mm D 497.58利用已有的六噴嘴沖擊式水輪機各個部件結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過 UG 完成對配水環(huán)管和噴嘴的建模。本章是計算六噴嘴沖擊式水輪機給水機構(gòu)的流動狀態(tài)，并要對射流進行分析，因此在構(gòu)建模型時需要在完成配水環(huán)管和噴嘴的模型后，在噴嘴出口加入了一個圓柱形空氣域，該空氣域的半徑為 3（d）長度為 6.3d；具體模型如圖 3-1 所示。

lSd 行程(mm)；直徑(mm)。擬前，首先要進行網(wǎng)格的劃分，網(wǎng)格是數(shù)點連接方式的不同可分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)布是有規(guī)則的，連接方式是固定的，結(jié)構(gòu)但對于結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的部件，構(gòu)建結(jié)構(gòu)化，非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的節(jié)點則是隨機的、沒有困難；六噴嘴沖擊式水輪機給水機構(gòu)的結(jié)式水輪機給水機構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，對分岔口、自由射流部分進行了網(wǎng)格局的數(shù)量為 413 萬，計算網(wǎng)格如圖 3-2 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文叉管和噴嘴處產(chǎn)生水頭損失，其中給水機構(gòu)的水頭損失主要集中在噴嘴部分，每個開度六個噴嘴間的水頭損失都有細微差別，相對于噴嘴，配水環(huán)管分叉管部分的損失相對較小，但是六個分叉管的損失變化較大，六個分叉管部分損失的差別會影響噴嘴內(nèi)的流動情況，使得六個相同噴嘴的損失出現(xiàn)細微差別。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曹永;宋文武;黃謙;;沖擊式水輪機噴嘴內(nèi)部固液兩相流研究[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報;2014年28期

2 曹永;宋文武;符杰;宿惟;;泥沙顆粒在沖擊式水輪機斗葉內(nèi)壁面的沖蝕磨損研究[J];水力發(fā)電;2014年07期

3 游秋森;賴旭;李婷婷;鐘全勝;梁斌;;沖擊式水輪機最大水錘壓力控制工況研究[J];水力發(fā)電學(xué)報;2013年06期

4 符杰;宋文武;王輝艷;;沖擊式水輪機斗葉根部型線優(yōu)化設(shè)計[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2012年09期

5 鄭發(fā)平;宋文武;馮凌寒;程飛;;基于CFX的噴嘴噴針流道的水力優(yōu)化[J];大電機技術(shù);2011年04期

6 楊國來;周文會;劉肥;;基于FLUENT的高壓水射流噴嘴的流場仿真[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報;2008年02期

7 韓鳳琴;肖業(yè)祥;久保田喬;;旋轉(zhuǎn)水斗內(nèi)的非定常射流干涉[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年06期

8 周文桐;周曉泉;;論水斗式水輪機轉(zhuǎn)輪水斗的破壞[J];大電機技術(shù);2006年06期

9 韓鳳琴;鄭愛玲;肖業(yè)祥;久保田喬;;相對軌跡在沖擊式水輪機非定常流研究中的應(yīng)用[J];水電能源科學(xué);2006年02期

10 曾明君;西部水利開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展[J];廣西社會科學(xué);2005年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉文彬;沖擊式水輪機水擊壓力及多閘門井水位波動解析研究[D];武漢大學(xué);2014年

2 龍軍;基于傳感器數(shù)據(jù)融合的小通道氣液兩相流參數(shù)測量新方法研究[D];浙江大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 宋悅;用于氣液兩相流參數(shù)測量的新型非接觸式電阻抗傳感器[D];浙江大學(xué);2017年

本文編號：2887034