發(fā)布時間：2024-02-25 16:40

　　為進(jìn)一步研究尾水管渦作用下水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的動力學(xué)特性,以水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片為研究對象,根據(jù)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片準(zhǔn)三元反設(shè)計的特點,應(yīng)用有限單元法建立尾水管渦作用下轉(zhuǎn)輪葉片的動水壓力的數(shù)學(xué)模型,并對其分布規(guī)律進(jìn)行了研究。首先依據(jù)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片準(zhǔn)三元理論,建立轉(zhuǎn)輪葉片的準(zhǔn)三元有限元模型。然后根據(jù)布拉修斯定理和計算流體力學(xué)數(shù)值模擬的壓力分布,建立反映尾水管渦作用下轉(zhuǎn)輪葉片動水壓力與水頭、流量、轉(zhuǎn)速等參數(shù)之間內(nèi)在關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。最后通過實例分析驗證了數(shù)學(xué)模型的可行性,并揭示尾水管渦作用下動水壓力暫態(tài)過程變化機(jī)理,研究發(fā)現(xiàn):尾水管渦作用下的轉(zhuǎn)輪葉片動水壓力產(chǎn)生部分負(fù)荷的運(yùn)行工況,且動水壓力自上冠處到下環(huán)處逐漸增大,動水壓力最大值出現(xiàn)在轉(zhuǎn)輪葉片下環(huán)處靠近出水邊的位置。

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖2試驗研究對象結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)準(zhǔn)三元反設(shè)計的特點,采用5條徑向線與9條軸向線將葉片分成45個單元,其中第1條徑向線為上冠處,第5條徑向線為下環(huán)處,則長葉片上的各個節(jié)點如圖2所示。進(jìn)水邊的節(jié)點為C00,C01,…,C04;出水邊的節(jié)點為C80,C81,…,C84。3.2數(shù)學(xué)模型驗證

圖3節(jié)點C71的試驗值與仿真值

通過式(15)即可得到任意位置處的動水壓力,其中t=0.08s時葉片任意位置的動水壓力如圖4所示。從圖4中可以看出,瞬時的動水壓力沿軸線方向逐漸減少,瞬時的動水壓力沿流線方向也逐漸減少。與文獻(xiàn)[17]的尾水管渦作用下轉(zhuǎn)輪葉片動水壓力CFD仿真圖相比較,瞬時時刻的最大誤差出現(xiàn)在葉....

圖4尾水管渦作用下t=0.08s時轉(zhuǎn)輪葉片動水壓力分布圖

圖3節(jié)點C71的試驗值與仿真值3.3動水壓力暫態(tài)過程變化規(guī)律

圖5不同流量下尾水管渦作用下的節(jié)點C71的動水壓力幅值仿真曲線

圖6為額定轉(zhuǎn)速和額定流量時,不同水頭下尾水管渦作用下的轉(zhuǎn)輪葉片節(jié)點C71動水壓力幅值仿真曲線。從圖6中可以看出,當(dāng)轉(zhuǎn)速和流量不變時,隨著水頭的增加,尾水管渦作用下的轉(zhuǎn)輪葉片的動水壓力逐漸增加。當(dāng)運(yùn)行工況低于額定功率的26.4%時,死水區(qū)幾乎充滿整個尾水管,動水壓力幅值接近零,此....

本文編號：3910598