本文關(guān)鍵詞：基于不完全包角水輪機(jī)蝸殼的三維數(shù)值模擬

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【摘要】：水輪機(jī)蝸殼是水輪機(jī)組的第一個(gè)過(guò)流部件,它的作用是保障水流能夠均勻地進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu),并在進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)之前具有一定的環(huán)量。不完全包角水輪機(jī)蝸殼作為引水機(jī)構(gòu)的一種重要形式,其流道主要分為兩部分,分別是蝸形部分和非蝸形部分。在蝸形部分,水流較為均勻,流速與壓強(qiáng)分布幾乎和設(shè)計(jì)值是一致的,但是在非蝸形部分,由于水流缺乏約束,水流直接進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu),水流極其不均勻,導(dǎo)致整個(gè)引水機(jī)構(gòu)水流沿周向的均勻度較差,并且這種不均勻度會(huì)延伸到整個(gè)機(jī)組,增加機(jī)組能量損失,影響機(jī)組的穩(wěn)定性。所以,對(duì)于不完全包角水輪機(jī)蝸殼內(nèi)部流動(dòng)的分析研究是很有必要的。本文以葛洲壩二江電站1-2#機(jī)組采用的ZZ560-LH-1130型號(hào)水輪機(jī)為研究對(duì)象,根據(jù)其水輪機(jī)參數(shù),使用數(shù)學(xué)解析的方法,不考慮電站尺寸對(duì)其的約束,分別計(jì)算150°包角、180°包角和2100包角三個(gè)不同包角各個(gè)斷面尺寸,使用Pro/E三維建模軟件建立這三個(gè)不同包角混凝土蝸殼的三維實(shí)體模型,使用Fluent計(jì)算軟件中的RNGκ—ε湍流模型對(duì)這三個(gè)分別進(jìn)行模擬計(jì)算。觀察分析這三個(gè)模型內(nèi)部水流的壓力分布、速度分布,對(duì)比分析每個(gè)模型的流動(dòng)特點(diǎn)。分析結(jié)果如下：三個(gè)模型的內(nèi)部流動(dòng)基本相同,在蝸形部分流動(dòng)較為均勻,在非蝸形部分以及鼻端流動(dòng)較差。綜合對(duì)比三個(gè)模型的壓力分布、速度分布,150°包角混凝土蝸殼內(nèi)部流動(dòng)最差,2100包角內(nèi)部流動(dòng)的均勻度最好；在鼻端處,隨著包角的增大,其流態(tài)也得到了較好的改善,尤其是對(duì)210°包角混凝土蝸殼進(jìn)行簡(jiǎn)單修型之后,其鼻端流態(tài)得到了很好的改善。綜上所述,210°包角混凝土蝸殼其內(nèi)部流動(dòng)最好,但是包角的增大必然會(huì)增到電站的土建投資,所以包角的選擇需要綜合考慮進(jìn)行確定。
【關(guān)鍵詞】：水輪機(jī) 不完全蝸殼 包角 三維建模 模擬計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK730.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 水輪機(jī)引水機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 流體力學(xué)研究方法介紹10
• 1.2.2 引水機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容13-14
• 第二章 不完全包角水輪機(jī)蝸殼水力設(shè)計(jì)方法14-19
• 2.1 不完全包角水輪機(jī)蝸殼的水力設(shè)計(jì)14-17
• 2.1.1 蝸殼包角的選擇14
• 2.1.2 蝸殼斷面形式的選擇及進(jìn)口尺寸的確定14-15
• 2.1.3 不完全包角水輪機(jī)蝸殼水力計(jì)算過(guò)程15-17
• 2.2 本章小結(jié)17-19
• 第三章 數(shù)值模擬理論與計(jì)算方法19-33
• 3.1 計(jì)算流體力學(xué)的簡(jiǎn)述19
• 3.2 流體流動(dòng)的基本方程19-22
• 3.2.1 質(zhì)量守恒方程20
• 3.2.2 動(dòng)量守恒方程20-22
• 3.2.3 能量方程22
• 3.3 控制方程的離散22-28
• 3.3.1 離散化方法22-24
• 3.3.2 離散格式24-26
• 3.3.3 流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方法26-28
• 3.4 湍流的數(shù)值模擬方法28-31
• 3.4.1 直接數(shù)值模擬與非直接模擬法28
• 3.4.2 大渦模擬28-29
• 3.4.3 雷諾平均法29-31
• 3.5 邊界條件31-32
• 3.5.1 進(jìn)口邊界條件31-32
• 3.5.2 出口邊界條件32
• 3.5.3 固壁邊界條件32
• 3.6 本章小結(jié)32-33
• 第四章 不完全包角水輪機(jī)蝸殼的模型建立及網(wǎng)格劃分33-49
• 4.1 不完全包角水輪機(jī)的三維建模33-43
• 4.1.1 三維建模軟件的介紹33-35
• 4.1.2 水輪機(jī)基本參數(shù)介紹35-36
• 4.1.3 不完全包角水輪機(jī)蝸殼三維模型的建立36-43
• 4.2 混凝土蝸殼模型的網(wǎng)格劃分43-48
• 4.2.1 網(wǎng)格介紹43-45
• 4.2.2 Gambit簡(jiǎn)介45
• 4.2.3 模型的網(wǎng)格劃分45-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第五章 不完全包角水輪機(jī)蝸殼三維數(shù)值模擬49-81
• 5.1 FLUENT軟件介紹49
• 5.2 不完全包角水輪機(jī)蝸殼內(nèi)部流場(chǎng)計(jì)算49-80
• 5.2.1 求解過(guò)程49-51
• 5.2.2 工況選擇51
• 5.2.3 模擬結(jié)果及分析51-80
• 5.3 本章小結(jié)80-81
• 第六章 結(jié)論與展望81-83
• 6.1 結(jié)論81
• 6.2 展望81-83
• 致謝83-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 附錄89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1041278