水輪機(jī)在運(yùn)行過程中往往會(huì)出現(xiàn)空化空蝕,導(dǎo)致性能變差,甚至威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)水流中含有泥沙顆粒時(shí),泥沙顆粒對(duì)空化起促進(jìn)作用,導(dǎo)致破壞加劇。本文以某水電站混流式水輪機(jī)為研究對(duì)象,利用ANSYS CFX17.0針對(duì)小流量工況和設(shè)計(jì)工況點(diǎn)清水與含沙水中的轉(zhuǎn)輪空化現(xiàn)象展開數(shù)值分析。研究襟翼尺寸對(duì)水輪機(jī)空化性能的影響,分別采用長度為60mm、80mm和100mm的襟翼以及高度為10mm、20mm和30mm的襟翼來分析水輪機(jī)性能的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:空化主要發(fā)生在轉(zhuǎn)輪葉片吸力面靠近轉(zhuǎn)輪出口邊,在含沙水中的空化更加嚴(yán)重;在原始轉(zhuǎn)輪的基礎(chǔ)上增加襟翼,空泡體積分?jǐn)?shù)減小,葉片吸力面水流流線順暢,轉(zhuǎn)輪內(nèi)水流速度和泥沙流速減小,轉(zhuǎn)輪受到的沖擊減弱,泥沙顆粒對(duì)該區(qū)域空化的促進(jìn)作用減弱,優(yōu)化了水輪機(jī)的空化性能。對(duì)不同高度的襟翼進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),綜合考慮水輪機(jī)的能量特性和空化特性,發(fā)現(xiàn)小流量工況與設(shè)計(jì)工況點(diǎn)分別在襟翼高度為30mm和10mm時(shí)性能最佳,該襟翼高度下的水輪機(jī)效率最高,轉(zhuǎn)輪葉片吸力面和轉(zhuǎn)輪出口的空泡體積分?jǐn)?shù)最小,轉(zhuǎn)輪內(nèi)水流流態(tài)均勻,泥沙流速最小,對(duì)轉(zhuǎn)輪沖擊減弱。對(duì)不同長度的襟翼進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),襟翼長... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

水輪機(jī)空化圖

研究技術(shù)路線

第2章混流式水輪機(jī)數(shù)值模擬9第2章混流式水輪機(jī)數(shù)值模擬2.1數(shù)值計(jì)算基本方法2.1.1數(shù)值計(jì)算基本理論計(jì)算流體力學(xué)主要用于研究流體的運(yùn)動(dòng)，將流體動(dòng)力學(xué)和數(shù)值模擬結(jié)合，目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。數(shù)值計(jì)算的求解思想為：采用多個(gè)離散點(diǎn)的值替換連續(xù)的物理場(chǎng)，建立并求解各離散點(diǎn)變量間關(guān)系的代數(shù)方程。數(shù)值求解基本過程如圖2-1所示[74]：圖2-1數(shù)值求解基本過程Fig.2-1BasicProcessofNumericalSolution2.1.2數(shù)值計(jì)算基本方程混流式水輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)內(nèi)部流動(dòng)復(fù)雜，不同工況下的水流狀態(tài)又存在差異。在數(shù)值計(jì)算時(shí)將水流看作不可壓縮流體。主要有質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程。質(zhì)量守恒方程指流體流動(dòng)過程中，系統(tǒng)總質(zhì)量保持不變。質(zhì)量守恒方程為：+()=0（2-1）式中：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]不同葉片安裝角下軸流泵空化性能的數(shù)值計(jì)算研究[D]. 侯聰.西安理工大學(xué) 2019
[2]混流式水輪機(jī)在含沙水流下的空化特性研究[D]. 王杰.浙江大學(xué) 2016



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