本文關(guān)鍵詞：增加導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)對軸流葉輪驅(qū)動力矩的影響研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為當(dāng)代最重要能源利用裝置的葉輪機(jī)械,被廣泛地運(yùn)用在電力能源,軍工,交通運(yùn)輸,三航等重要領(lǐng)域。葉輪機(jī)械的研究主要分為能源利用效率研究和結(jié)構(gòu)可行性研究兩類。歸功于高強(qiáng)度新型材料不斷地被研發(fā)出來以及先進(jìn)制造技術(shù)的大力發(fā)展,如今制造葉輪機(jī)械材料的強(qiáng)度、剛度、抗振性等機(jī)械性能大幅度提高,同時(shí)也允許我們更精細(xì)地改進(jìn)葉輪機(jī)械結(jié)構(gòu)來提高其能源利用率,創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會價(jià)值。本文主要是一篇探索性質(zhì)的文章,其研究目的在于分析導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)對軸流葉輪驅(qū)動力矩的影響。因此本文的研究工作是以葉輪機(jī)械的核心部件——葉輪轉(zhuǎn)子葉片作為主要研究對象。本文以軸流水輪機(jī)為例,分析其工況條件下轉(zhuǎn)子葉片增開導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)對驅(qū)動力矩的影響。本文研究路線：用動量守恒方程推導(dǎo)出葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)子葉片驅(qū)動力矩的理論解；選用最常見的一類軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行實(shí)體尺寸測量;利用CATIA軟件將所測數(shù)據(jù)建立三維實(shí)體模型；利用ANSA軟件對模型劃分流體網(wǎng)格等相關(guān)CFD前處理操作；利用FLUENT軟件中帶旋修正的k-e模型進(jìn)行數(shù)值求解并利用連續(xù)性方程、伯努力方程以及動量守恒方程驗(yàn)證數(shù)值解的正確性；在之前轉(zhuǎn)子模型上增加不同導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)后再次進(jìn)行仿真,通過比對分析出一種導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)能夠增加葉輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動力矩；最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性。本文不僅為后續(xù)軸流葉輪機(jī)械增加導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化研究提供了合理的參考依據(jù),同時(shí)也為后續(xù)軸流葉輪機(jī)械增加導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)的詳細(xì)機(jī)械性能分析提供了必要條件。本文的研究結(jié)論普遍適用于各種軸流葉輪機(jī)械。
【關(guān)鍵詞】：軸流 葉輪轉(zhuǎn)子 導(dǎo)流槽 驅(qū)動力矩
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK733.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 前言10-11
• 1.2 葉輪機(jī)械效率影響因素的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 工況參數(shù)影響11-12
• 1.2.2 葉型損失影響12-13
• 1.2.3 二次流損失影響13-16
• 1.2.4 葉頂漏氣損失影響16
• 1.2.5 葉輪內(nèi)部非定常流動引起的時(shí)均損失影響16-17
• 1.3 導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)軸流葉輪機(jī)械的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.1 導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)軸流葉輪機(jī)械實(shí)際應(yīng)用17-18
• 1.3.2 增開導(dǎo)流槽后葉輪轉(zhuǎn)子力學(xué)性能分析概述18
• 1.4 本文研究目的、研究內(nèi)容及技術(shù)路線18-19
• 1.4.1 研究目的18-19
• 1.4.2 研究內(nèi)容19
• 1.4.3 技術(shù)路線19
• 1.5 本章小結(jié)19-20
• 第2章 導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)軸流葉輪動力機(jī)械驅(qū)動力矩理論計(jì)算20-32
• 2.1 軸流葉輪動力機(jī)械工作原理20
• 2.2 導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)軸流葉輪動力機(jī)械流體力學(xué)模型假設(shè)條件20
• 2.3 導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)軸流葉輪動力機(jī)械驅(qū)動力矩計(jì)算推導(dǎo)思路20-21
• 2.4 導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)流葉輪動力機(jī)械驅(qū)動力矩公式推導(dǎo)21-25
• 2.4.1 單個(gè)導(dǎo)流槽葉片所受合力計(jì)算公式理論推導(dǎo)21-23
• 2.4.2 單個(gè)導(dǎo)流槽葉片所受合力矩計(jì)算公式推導(dǎo)23-24
• 2.4.3 導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)葉輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動力矩計(jì)算公式推導(dǎo)24
• 2.4.4 公式分析24-25
• 2.5 導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)葉輪轉(zhuǎn)子表面流體速度場和矢量半徑數(shù)值計(jì)算25-31
• 2.5.1 CFD求解器中速度控制方程25-28
• 2.5.2 導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)葉輪轉(zhuǎn)子湍流模型方程28-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 葉輪轉(zhuǎn)子模型的建立32-40
• 3.1 葉輪轉(zhuǎn)子基本尺寸測量實(shí)驗(yàn)32-33
• 3.2 葉輪轉(zhuǎn)子三維實(shí)體模型建立33-34
• 3.2.1 CATIA三維建模軟件介紹33
• 3.2.2 葉輪轉(zhuǎn)子模型建立33-34
• 3.3 葉輪轉(zhuǎn)子模型流體網(wǎng)格劃分34-39
• 3.3.1 流體網(wǎng)格類型34-35
• 3.3.2 ANSA有限元前處理軟件介紹35-37
• 3.3.3 葉輪轉(zhuǎn)子模型導(dǎo)入ANSA劃分網(wǎng)格37-38
• 3.3.4 定義模型邊界位置38-39
• 3.3.5 利用ANSA生成FLUENT軟件所需的網(wǎng)格文件39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 葉輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動力矩仿真計(jì)算40-57
• 4.1 FLUENT流體仿真軟件介紹40-41
• 4.1.1 FLUENT應(yīng)用領(lǐng)域40-41
• 4.1.2 FLUENT求解過程41
• 4.2 利用FLUENT設(shè)置葉輪轉(zhuǎn)子流體模型工況參數(shù)并迭代求解41-52
• 4.2.1 求解器設(shè)置41-42
• 4.2.2 粘度模型設(shè)置42
• 4.2.3 外界工況條件設(shè)置42-43
• 4.2.4 流體材料設(shè)置43
• 4.2.5 邊界條件設(shè)置43-46
• 4.2.6 控制方程設(shè)置46-51
• 4.2.7 初始化51-52
• 4.2.8 收斂殘差設(shè)置以及迭代求解52
• 4.3 計(jì)算結(jié)果分析52-56
• 4.3.1 流場速度流線分布53
• 4.3.2 進(jìn)出口總壓分布53-54
• 4.3.3 葉輪轉(zhuǎn)子排流效率54
• 4.3.4 葉輪轉(zhuǎn)子表面流體速度分布54-55
• 4.3.5 葉輪轉(zhuǎn)子表面總壓分布55
• 4.3.6 葉輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動力矩55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第5章 葉輪轉(zhuǎn)子增加不同導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)驅(qū)動力矩仿真計(jì)算57-75
• 5.1 葉輪轉(zhuǎn)子葉盆面增開沿半徑方向外引流的導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)仿真57-61
• 5.1.1 三維實(shí)體模型建立57-58
• 5.1.2 CFD分析前處理58
• 5.1.3 CFD分析后處理58-61
• 5.2 葉輪轉(zhuǎn)子葉背面增開沿半徑方向外引流的導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)仿真61-66
• 5.2.1 三維實(shí)體模型建立61-62
• 5.2.2 CFD分析前處理62-63
• 5.2.3 CFD分析后處理63-66
• 5.3 葉輪轉(zhuǎn)子葉背面增開沿半徑方向內(nèi)引流的導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)仿真66-70
• 5.3.1 三維實(shí)體模型建立66-67
• 5.3.2 CFD分析前處理67
• 5.3.3 CFD分析后處理67-70
• 5.4 歸納導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)因素對軸流葉輪驅(qū)動力矩的影響70-72
• 5.4.1 導(dǎo)流槽開設(shè)位置影響71
• 5.4.2 導(dǎo)流槽數(shù)量和截面形狀尺寸影響71
• 5.4.3 導(dǎo)流槽流向影響71-72
• 5.5 葉輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動力矩測量實(shí)驗(yàn)72-74
• 5.5.1 葉輪轉(zhuǎn)子增開導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)前后驅(qū)動力矩對比實(shí)驗(yàn)72-73
• 5.5.2 水輪機(jī)葉輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動力矩精確測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)73-74
• 5.6 本章小結(jié)74-75
• 第6章 結(jié)論與展望75-78
• 6.1 結(jié)論75-76
• 6.1.1 全文內(nèi)容總結(jié)75
• 6.1.2 研究數(shù)據(jù)總結(jié)75-76
• 6.1.3 創(chuàng)新點(diǎn)76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果82-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間以發(fā)表的論文82
• 參與項(xiàng)目82-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：384478