當(dāng)今世界,隨著化石能源的不斷消耗以及環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重,水能作為一種清潔能源開始在各國受到大力開發(fā)。現(xiàn)階段,我國中水頭段水力資源的開發(fā)利用技術(shù)已經(jīng)日趨完善,但也伴隨著可開發(fā)量愈來愈少,水電建設(shè)的重心開始轉(zhuǎn)向具有開發(fā)難度較大的高水頭水力資源的西部地區(qū),而具有獨(dú)特優(yōu)勢的沖擊式水輪機(jī)開始受到廣泛關(guān)注。但目前對于沖擊式水輪機(jī)的研究相比于其他水輪機(jī)仍較為落后,近些年來才逐漸開始涉足射流在與水斗相互作用過程中伴隨著射流之間以及射流與水斗之間干涉的復(fù)雜動態(tài)過程。至于考慮水輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行時流動介質(zhì)中混有泥沙顆粒的相關(guān)研究則更少。因此本文在完成沖擊式水輪機(jī)全流域的氣液兩相非定常計算的基礎(chǔ)上,向流場中加入固體顆粒以模擬水輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行中水中裹挾泥沙的真實(shí)情況,本文研究的具體內(nèi)容及結(jié)論如下:1.結(jié)合模型試驗(yàn),在噴針開度為18mm條件下,即固定流量完成三個不同轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的全流域氣液兩相非定常計算。將數(shù)值模擬得出的外特性值與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,對比結(jié)果表明采用數(shù)值模擬方法能夠較好的預(yù)測沖擊式水輪機(jī)氣液兩相流動的外特性,數(shù)值模擬方法的可靠性得到驗(yàn)證;同時通過具體分析不同轉(zhuǎn)速下射流與單個水斗作用的過程,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究背景及意義
    1.2 .國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 沖擊式水輪機(jī)數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.2 水力機(jī)械含沙流動研究現(xiàn)狀
        1.2.3 研究現(xiàn)狀綜述
    1.3 本文研究內(nèi)容
第2章 數(shù)值模擬計算理論
    2.1 多相流理論
        2.1.1 多相流求解方法
        2.1.2 均相與非均相模型
        2.1.3 固體相受力分析
    2.2 基本流動控制方程與湍流模型
        2.2.1 基本流動控制方程
        2.2.2 湍流模型
    2.3 模型的構(gòu)建與網(wǎng)格的劃分
        2.3.1 模型的建立
        2.3.2 網(wǎng)格劃分
    2.4 沖擊式水輪機(jī)模型特性曲線
    2.5 數(shù)值模型的選取與邊界條件設(shè)置
        2.5.1 兩相流動的求解設(shè)置
        2.5.2 三相流動的求解設(shè)置
    2.6 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
    2.7 本章小結(jié)
第3章 沖擊式水輪機(jī)兩相流動計算及外特性分析
    3.1 數(shù)值模擬與試驗(yàn)的對比驗(yàn)證
    3.2 單個水斗工作過程分析
    3.3 轉(zhuǎn)速對轉(zhuǎn)輪區(qū)流動特性的影響分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 泥沙顆粒對給水機(jī)構(gòu)流動特性影響分析
    4.1 清水工況內(nèi)流場分析
        4.1.1 配水環(huán)管流場分析
        4.1.2 噴嘴流場分析
    4.2 含沙工況內(nèi)流場分析
        4.2.1 各支路顆粒的流量分布
        4.2.2 配水環(huán)管內(nèi)顆粒分布特性及流場分析
        4.2.3 噴嘴內(nèi)顆粒分布特性與流場分析
    4.3 給水機(jī)構(gòu)能量損失分析
        4.3.1 配水環(huán)管能量損失分析
        4.3.2 噴嘴能量損失分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 泥沙顆粒對轉(zhuǎn)輪區(qū)流動特性影響分析
    5.1 泥沙顆粒對水輪機(jī)出力及效率的影響
    5.2 泥沙顆粒對單個水斗工作過程的影響
        5.2.1 泥沙顆粒對射流展開的影響
        5.2.2 泥沙顆粒對單個水斗受力的影響
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]虹吸式軸流泵裝置固液兩相流數(shù)值模擬[J]. 郭楚.  人民珠江. 2020(04)
[2]固相顆粒對離心泵內(nèi)部流場影響的數(shù)值分析[J]. 趙曉輝,賴喜德,廖功磊,鐘林濤.  熱能動力工程. 2019(04)
[3]固液兩相流對離心泵壓力脈動特性的影響[J]. 韓偉,劉慧娟,蘇敏,權(quán)輝.  熱能動力工程. 2017(08)
[4]泥沙直徑和濃度對混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)流場的影響[J]. 廖姣,賴喜德,張興.  水力發(fā)電學(xué)報. 2017(05)
[5]導(dǎo)葉端面間隙泥沙磨損數(shù)值預(yù)測研究[J]. 張廣,魏顯著,宋德強(qiáng).  大電機(jī)技術(shù). 2017(03)
[6]高水頭混流式水輪機(jī)內(nèi)部固液兩相流數(shù)值分析[J]. 廖姣,張興,張文明.  人民長江. 2017(07)
[7]射流與旋轉(zhuǎn)水斗時空非定常三維流動研究[J]. 沈娜,韓鳳琴.  水力發(fā)電. 2017(03)
[8]基于兩相流動理論的混流式水輪機(jī)葉輪內(nèi)泥沙磨損的數(shù)值模擬[J]. 胡全友,劉小兵,趙琴.  水電能源科學(xué). 2016(07)
[9]泥沙濃度及粒徑對水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動影響的數(shù)值分析[J]. 張廣,魏顯著.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2014(23)
[10]含沙水流中粒徑對離心泵葉輪磨損特性影響的數(shù)值分析[J]. 楊從新,董富弟,程效銳,申立新,趙偉國.  蘭州理工大學(xué)學(xué)報. 2014(04)



本文編號：3640830