本文關鍵詞：混流式水輪機尾水管內(nèi)渦帶特性的研究與控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水力發(fā)電的高速發(fā)展推動了水電機組向安全、高效和大容量方向改進，這必將對作為水電站的核心動力設備水輪機提出更高的要求。當前，尾水管渦帶引起壓力脈動而導致水輪機振動的現(xiàn)象是普遍存在的，因此，研究和控制水輪機尾水管渦帶的發(fā)展成為了當前研究的重點。 為了深入地研究尾水管內(nèi)的流動結構和特性，本文首先以90°彎管為研究模型，控制方程采用三維不可壓縮的Navier-Strokes方程，對于湍流流動，采用RNG k湍流模型來封閉方程組，進而模擬彎管內(nèi)部的流場。以此為工作基礎，展開對混流式水輪機尾水管內(nèi)部流動穩(wěn)定性的研究。主要研究內(nèi)容和成果如下： （1）在對90°方形截面彎管內(nèi)部流動進行研究時，發(fā)現(xiàn)了迪恩渦分裂現(xiàn)象。層流條件下，當雷諾數(shù)高于338時，彎管橫截面上迪恩渦發(fā)生了分裂；而當雷諾數(shù)低于338時，迪恩渦沒有發(fā)生分裂。湍流狀態(tài)下，彎管截面的迪恩渦總是兩個，不發(fā)生分裂。 （2）進一步研究了影響迪恩渦分裂的部分因素，，研究發(fā)現(xiàn)，迪恩渦分裂現(xiàn)象受來流雷諾數(shù)、橫截面形狀、曲率的影響。 （3）采用5種切向速度入口條件，對混流式水輪機尾水管內(nèi)部流動進行了非定常數(shù)值模擬。研究發(fā)現(xiàn)：尾水管入口切向速度的最大值越接近尾水管截面中心，尾水管壓力脈動幅值越小，尾水管速度剖面中準自由渦所占的比例就越大，渦帶穩(wěn)定性越好。 （4）研究了尾水管隔離墩的間距和角度對尾水管水力穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn)：尾水管隔離墩設置的變化，引起了尾水管性能的變化，即恢復系數(shù)和相對水力損失，并沒有改變水輪機尾水管的穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：渦帶 切向速度分布 壓力脈動 隔離墩 能量梯度理論
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK733.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題研究的背景和意義8-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 90°彎管內(nèi)部流動穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 尾水管渦帶特性的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本論文的主要工作13-15
• 第2章 能量梯度理論的應用15-22
• 2.1 能量梯度理論簡介15-16
• 2.2 能量梯度函數(shù)的計算16-22
• 第3章 90°方形彎管內(nèi)部流動穩(wěn)定性研究22-32
• 3.1 彎管模型和數(shù)值方法22-25
• 3.1.1 90°方形截面彎管幾何模型22-23
• 3.1.2 控制方程和數(shù)值方法23-24
• 3.1.3 網(wǎng)格無關性檢驗24-25
• 3.2 彎管內(nèi)流動穩(wěn)定性分析25-31
• 3.2.1 數(shù)值模擬結果與實驗結果對照25-26
• 3.2.2 彎管內(nèi)流動穩(wěn)定性分析26-31
• 3.3 本章小結31-32
• 第4章 90°彎管內(nèi)迪恩渦分裂現(xiàn)象的研究32-41
• 4.1 彎管模型和數(shù)值方法32-33
• 4.1.1 彎管模型32
• 4.1.2 控制方程和數(shù)值方法32-33
• 4.2 彎管內(nèi)流動穩(wěn)定性分析33-39
• 4.2.1 橫截面形狀對彎管內(nèi)流動穩(wěn)定性的影響33-35
• 4.2.2 彎管曲率對彎管內(nèi)流動穩(wěn)定性的影響35-39
• 4.3 本章小結39-41
• 第5章 入口切向速度分布對尾水管內(nèi)部流動穩(wěn)定性的影響41-57
• 5.1 水輪機尾水管模型的建立41
• 5.2 入口條件處理41-43
• 5.3 尾水管壓力脈動的監(jiān)測43-45
• 5.3.1 壓力脈動監(jiān)測位置的選取43-44
• 5.3.2 壓力脈動采樣時間的選取44
• 5.3.3 壓力脈動幅值的取值44-45
• 5.4 部分工況條件下尾水管內(nèi)部流動分析45-55
• 5.5 本章小結55-57
• 第6章 隔離墩設置對尾水管內(nèi)部流動穩(wěn)定性的影響57-63
• 6.1 尾水管幾何模型和網(wǎng)格劃分57-58
• 6.2 定常數(shù)值模擬分析58-61
• 6.2.1 隔離墩間隔對尾水管內(nèi)部流動的影響58-60
• 6.2.2 隔離墩角度對尾水管內(nèi)部流動的影響60-61
• 6.3 非定常數(shù)值模擬分析61-62
• 6.4 本章小結62-63
• 第7章 結論和展望63-66
• 7.1 結論63-65
• 7.2 今后工作展望65-66
• 參考文獻66-71
• 攻讀學位期間的研究成果71-73
• 致謝73

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：混流式水輪機尾水管內(nèi)渦帶特性的研究與控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：311171