發(fā)布時間：2021-11-14 23:13

　　采用浸沒邊界-格子玻爾茲曼（IB-LB）格式模擬貫流式水輪機三維瞬變流.首先給出IB-LB模型以及處理轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)和導葉運動強流固耦合問題的方法,然后對某貫流式水輪機過渡過程中的三維瞬變流進行模擬,分析了宏觀量變化過程和瞬變流態(tài).結果表明:貫流式水輪機在甩負荷和增負荷兩種工況下的壓力、速度、軸推力變化規(guī)律與常規(guī)認識一致,由此說明IB-LB格式能模擬包括水輪機三維瞬變流在內(nèi)的更實際的流固耦合問題. 

【文章來源】：華中科技大學學報(自然科學版). 2016,44(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖３甩負荷過程中的壓力變化

．甩負荷發(fā)生后，轉(zhuǎn)輪受到的正向水推力由于流量下降而逐漸減小，出現(xiàn)反向水推力的現(xiàn)象．圖１甩負荷過程中的力矩和角速度變化圖３所示為甩負荷過程中壓力變化曲線．圖中１，２，３，４代表斷面測點１～４．甩負荷發(fā)生后，導葉前的壓力上升，逐漸趨近于上游壓力；導葉后圖２甩負荷過程中的反向水推力變化和轉(zhuǎn)輪后的壓力下降，逐漸趨近于下游壓力．由于導葉關死水流中斷，轉(zhuǎn)輪由運動轉(zhuǎn)為靜止，導葉后和轉(zhuǎn)輪后的壓差降低為零．甩負荷過程中的典型時刻導葉和轉(zhuǎn)輪的壓力分布如圖４和圖５所示，典型時刻的三維流場如圖６所示，圖中：ｔ＊＝０．６７３為導葉開始關閉時刻；ｔ＊＝０．７９６為導葉關死時刻．圖３甩負荷過程中的壓力變化圖４甩負荷過程中的導葉壓力分布（上游視角）·１２５第·１期李師堯，等：ＩＢ－ＬＢ耦合格式模擬貫流式水輪機三維瞬變流

圖５甩負荷過程中的轉(zhuǎn)輪壓力分布（下游視角）圖６甩負荷中典型時刻的三維流場圖２．４增負荷結果分析增負荷工況與甩負荷工況相反，其壓力變化曲線如圖７所示．導葉開度增大后，導葉前壓力下降，導葉后和轉(zhuǎn)輪后壓力上升；由于導葉增大了開圖７增負荷過程中的壓力變化度，水流經(jīng)過導葉的局部水頭損失減小，因此導葉前和導葉后的壓差降低；由于轉(zhuǎn)輪增大了出力，水流損失能力增多，因此轉(zhuǎn)輪前后的壓差變大．３結語本研究發(fā)展了ＩＢ－ＬＢ格式，模擬了貫流式水輪機甩負荷、增負荷工況的三維瞬變流，證明了ＩＢ－ＬＢ格式在模擬工程實際問題上的可行性．結果顯示：該格式能夠有效解決轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動和導葉動作這樣的大幅度流固耦合問題，較準確地模擬瞬變過程水力變化參數(shù)規(guī)律．由于ＩＢ－ＬＢ格式天然的并行計算優(yōu)勢，在ＧＰＵ眾核并行計算平臺上獲得更大加速比，與傳統(tǒng)ＣＦＤ方法相比優(yōu)勢明顯，因此該方法具有良好發(fā)展?jié)摿蛻们熬埃畢⒖嘉墨I［１］李金偉，劉樹紅，周大慶，等．混流式水輪機飛逸暫態(tài)過程的三維非定常湍流數(shù)值模擬［Ｊ］．水力發(fā)電學報，２００９，２８（１）：１７８－１８２．［２］周大慶，吳玉林，劉樹紅．軸流式水輪機模型飛逸過程三維湍流數(shù)值模擬［Ｊ］．水利學報，２０１０，４１（２）：２３３－２３８．［３］ＺｈａｎｇＸＸ，ＣｈｅｎｇＹＧ，ＹａｎｇＪＤ，ｅｔａｌ．ＳｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｌｏａｄｒｅｊｅｃｔｉｏｎｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆａＦｒａｎｃｉｓｔｕｒ－ｂｉｎｅｂｙｕｓｉｎｇａ１Ｄ－３Ｄｃｏｕｐｌｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3495545