水泵水輪機組運行工況多、工況轉(zhuǎn)換頻繁、過渡過程劇烈,分析水泵水輪機內(nèi)流態(tài)對研究機組安全穩(wěn)定性有重要意義。借用虛擬現(xiàn)實顯示（VR）技術(shù)能實現(xiàn)直觀、形象、無死角的流態(tài)展示。通過CFD對某水泵水輪機的多個典型工況進行模擬,用VR展示了各工況獨特的流態(tài),總結(jié)了流態(tài)特征,發(fā)現(xiàn)一些未被報道的流態(tài),加深了對水泵水輪機流態(tài)的認識。作為水泵水輪機流場特性VR分析的嘗試,證明VR能彌補傳統(tǒng)流態(tài)展示后處理方式的不足,有很好應(yīng)用前景。 

【文章來源】：中國農(nóng)村水利水電. 2020,(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

水泵水輪機三維模型

如圖2所示,在HTC Vive虛擬現(xiàn)實顯示器中,觀察者可以看到與桌面上EnSight顯示內(nèi)容同步的3D場景,通過計算機創(chuàng)建的虛擬環(huán)境,觀察者可以實現(xiàn)“走進”水泵水輪機內(nèi)部,細致入微地查看水泵水輪機任意位置的流線分布、速度大小、轉(zhuǎn)輪受力等流場信息,切身感受水泵水輪機內(nèi)各工況流態(tài)變化,清楚地了解每一細節(jié)的流態(tài)特征。傳統(tǒng)的后處理可視化局限于計算機顯示器的平面視窗,而水泵水輪機是復(fù)雜的三維金屬結(jié)構(gòu),再加上快速旋轉(zhuǎn),不少工況下水流運動紊亂,用一個一個的二維切面或平面圖片進行觀察或展示,難以獲得形象、生動的復(fù)雜三維流態(tài),且受固體阻擋,容易漏看一些局部流態(tài)。然而,運用VR技術(shù),研究者可以身臨其境地進入三維流態(tài)內(nèi),四處隨意觀察,既清晰、形象、直觀,也可防止視線死角,發(fā)現(xiàn)一些之前不易發(fā)現(xiàn)的細部流態(tài),加深對水泵水輪機能量轉(zhuǎn)換機理的認識。

在水泵水輪機運行過程中若出現(xiàn)突然斷電,則水泵水輪機會進入水泵制動工況,這是一個特殊的工作狀態(tài),轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動方向仍與水泵工況相同,而水流流向從水泵方向變?yōu)樗啓C方向,由蝸殼流向尾水管。此時,水泵水輪機內(nèi)流態(tài)復(fù)雜,轉(zhuǎn)輪葉道內(nèi)大部分被堵塞。當(dāng)水流流經(jīng)導(dǎo)葉區(qū)域進入轉(zhuǎn)輪時,會沖擊葉片進口壓力面,形成局部高壓,并且入流量越大,壓力也會越高,同時耗散一大部分能量。葉片對水流的強烈作用會使其在吸力面?zhèn)劝l(fā)生流動分離,形成渦結(jié)構(gòu),水流主要從壓力面?zhèn)冗M入轉(zhuǎn)輪,如圖4(a)所示,葉道內(nèi)水流為螺旋形的三維流動,借用VR技術(shù)能清晰地展示這類三維流動的細節(jié)。在水泵制動工況下,雖然總流量的方向是水輪機方向,但在尾水管的中部存在著較強的回流,如圖4(b)。圖4 水泵制動工況某工作點(點2)流態(tài)圖

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3336917