發(fā)布時間：2019-04-27 05:20

【摘要】：研究發(fā)現(xiàn),長短葉片混流式水輪機在提高高水頭水輪機工作性能方面具有明顯優(yōu)勢,為了更廣泛地推廣應用這種新型水輪機有必要對其進行更全面深入的研究,本文以某型長短葉片水輪機為研究對象,采用數(shù)值模擬技術(shù)對其不同運行工況進行了全流道計算,并根據(jù)計算結(jié)果分析了該水輪機的能量特性、空化特性和力學特性。主要研究內(nèi)容有:(1)利用SolidWorks,bladegen等軟件建立了水輪機全流道三維模型,利用icem,turbogrid等軟件進行了網(wǎng)格劃分,將網(wǎng)格模型導入cfx進行參數(shù)設置并計算。(2)分析了水輪機典型工況下各過流部件的流場壓力分布和流速分布情況,能量損失情況,發(fā)現(xiàn)中流量工況下流態(tài)最好,水力損失最小,能量特性最好,其它工況能量特性較差。對比了長短葉片轉(zhuǎn)輪和常規(guī)葉片(僅長葉片)轉(zhuǎn)輪的內(nèi)部流動情況和壓力分布情況,發(fā)現(xiàn)兩種水輪機能量特性相近。(3)分析了該型水輪機轉(zhuǎn)輪的翼型壓力分布和水流流動狀態(tài),發(fā)現(xiàn)小流量工況下葉片頭部易發(fā)生空化,中流量工況和大流量工況下葉片出口更易發(fā)生空化。與常規(guī)轉(zhuǎn)輪進行了對比,發(fā)現(xiàn)長短葉片轉(zhuǎn)輪空化性能優(yōu)于常規(guī)(僅長葉片)轉(zhuǎn)輪,這對以后提高轉(zhuǎn)輪空化性能的改型研究有一定幫助。根據(jù)尾水管內(nèi)的渦帶產(chǎn)生情況預測了尾水管內(nèi)的空化,在小流量工況和大流量工況更容易發(fā)生空腔空化,中流量工況下不易發(fā)生空腔空化。(4)采用雙向流固耦合的方法計算分析了各個工況下水輪機轉(zhuǎn)輪的應力和應變分布情況,幾種工況下轉(zhuǎn)輪的最大應力處均出現(xiàn)在轉(zhuǎn)輪葉片的出水邊與上冠銜接處。
[Abstract]:It is found that the Francis turbine with short and short blades has obvious advantages in improving the working performance of the turbine with high head. In order to popularize and apply this new type of turbine more extensively, it is necessary to carry out a more comprehensive and in-depth study on it. In this paper, a hydraulic turbine with short and short blades is taken as the object of study, and the full passage calculation of the turbine under different operating conditions is carried out by using numerical simulation technology. The energy characteristics, cavitation characteristics and mechanical characteristics of the turbine are analyzed according to the calculated results. The main research contents are as follows: (1) the three-dimensional model of hydraulic turbine runner is established by using SolidWorks,bladegen and other softwares, and the grid is divided by icem,turbogrid and other software. The grid model is imported into cfx and the parameters are set and calculated. (2) the pressure distribution and velocity distribution of the flow field and the energy loss are analyzed under the typical working conditions of the turbine. It is found that the flow pattern is the best under the middle flow condition. The hydraulic loss is the smallest, the energy characteristic is the best, and the other conditions are poor. The internal flow and pressure distribution of the runner with short and short blades are compared with those with conventional blades (only long blades). It is found that the energy characteristics of the two kinds of turbines are similar. (3) the pressure distribution of the airfoil and the flow state of the runner are analyzed, and it is found that cavitation occurs easily in the blade head under the condition of small flow. Cavitation occurs more easily at the vane outlet under medium flow condition and large flow condition. Compared with the conventional runner, it is found that the cavitation performance of the runner with short and short blades is better than that with the conventional runner (only long blade), which is helpful to the study of the improvement of the cavitation performance of the runner in the future. According to the vortex band in the draft tube, the cavitation in the draft pipe is predicted, which makes it easier to cavitation in the small flow and large flow conditions. Cavity cavitation is not easy to occur under medium flow condition. (4) the stress and strain distribution of hydraulic turbine runner under various working conditions are calculated and analyzed by two-way fluid-solid coupling method. The maximum stress of the runner appears at the outlet edge of the runner blade and the joint of the crown under several working conditions.
【學位授予單位】：河北工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TK733.1

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4 辛U，

本文編號：2466720