隨著全世界電力使用量的不斷增長(zhǎng),電力產(chǎn)業(yè)面臨高速拓展的機(jī)遇。水力發(fā)電因其具有資源清潔、豐富、可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)而被廣發(fā)應(yīng)用,沖擊式水輪機(jī)是利用高水頭資源的主要設(shè)備。為了提高沖擊式水輪機(jī)的出力,新設(shè)計(jì)的沖擊式水輪機(jī)普遍采用多噴嘴,多噴嘴意味著流動(dòng)更為復(fù)雜,分析更加困難,六噴嘴沖擊式水輪機(jī)是目前應(yīng)用較多的多噴嘴式?jīng)_擊式水輪機(jī),對(duì)其全通道損失分析的研究較少,鑒于此本文分析六噴嘴沖擊式水輪機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)過程,找出運(yùn)行中的流動(dòng)損失及原因,為優(yōu)化改進(jìn)多噴嘴沖擊式水輪機(jī)的出力和效率提供依據(jù),具體研究?jī)?nèi)容如下:1、探究沖擊式水輪機(jī)給水機(jī)構(gòu)損失原理,分析開度和水頭變化對(duì)給水機(jī)構(gòu)損失的影響以及給水機(jī)構(gòu)內(nèi)部的壓力和速度變化,找出給水機(jī)構(gòu)內(nèi)部損失及原因;2、分析給水機(jī)構(gòu)內(nèi)部的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)自由射流的影響機(jī)理,并對(duì)自由射流的形狀和內(nèi)部能量變化做出詳細(xì)分析;3、利用VOF模型準(zhǔn)確捕捉氣液交界面的特點(diǎn),通過力矩曲線、自由射流流動(dòng)狀態(tài)圖和渦量分布等共同分析自由射流沖擊轉(zhuǎn)輪的流動(dòng)過程,得出水斗力矩變化規(guī)律,4、分析轉(zhuǎn)輪內(nèi)部工作過程找出工作過程中的影響出力和效率的不良流動(dòng)現(xiàn)象,分析開度和水頭變化對(duì)轉(zhuǎn)輪內(nèi)不良流動(dòng)的影響,得出轉(zhuǎn)輪內(nèi)出現(xiàn)不良流動(dòng)現(xiàn)象的原因結(jié)果表明:六噴嘴沖擊式水輪機(jī)給水機(jī)構(gòu)的能量損失主要集中在噴嘴部分,噴嘴部分的能量損失受開度影響較大,而與水頭的關(guān)系較弱,分叉管處的損失相對(duì)較小,且六個(gè)分叉管間的損失存在差異;流體流經(jīng)分叉管時(shí)在靠近來流方向(分叉管內(nèi)側(cè))產(chǎn)生漩渦,導(dǎo)致分叉管內(nèi)側(cè)壓力低于外側(cè)壓力,內(nèi)測(cè)速度也低于外側(cè)速度;漩渦繼續(xù)向下游發(fā)展,使自由射流的形狀發(fā)生改變;21個(gè)水斗具有相同的出力特性,相互之間僅存在相位差,同一時(shí)刻共有7種不同狀態(tài)的水斗,自由射流沖擊轉(zhuǎn)輪內(nèi)的過程主要有三種不良流動(dòng)現(xiàn)象,開度和水頭的變化會(huì)影響三種不良流動(dòng)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV734.1
【部分圖文】：

六噴嘴沖擊式水輪機(jī)的具體參數(shù)如表 3-1 所示；表 3-1 模型參數(shù)參數(shù) 符號(hào) 參數(shù)值水斗數(shù) Z 21噴嘴數(shù) n 6噴嘴直徑/mm d 41.19水斗寬度/mm B 128.53轉(zhuǎn)輪基圓直徑/mm D 497.58利用已有的六噴嘴沖擊式水輪機(jī)各個(gè)部件結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過 UG 完成對(duì)配水環(huán)管和噴嘴的建模。本章是計(jì)算六噴嘴沖擊式水輪機(jī)給水機(jī)構(gòu)的流動(dòng)狀態(tài)，并要對(duì)射流進(jìn)行分析，因此在構(gòu)建模型時(shí)需要在完成配水環(huán)管和噴嘴的模型后，在噴嘴出口加入了一個(gè)圓柱形空氣域，該空氣域的半徑為 3（d）長(zhǎng)度為 6.3d；具體模型如圖 3-1 所示。

lSd 行程(mm)；直徑(mm)。擬前，首先要進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，網(wǎng)格是數(shù)點(diǎn)連接方式的不同可分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)布是有規(guī)則的，連接方式是固定的，結(jié)構(gòu)但對(duì)于結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的部件，構(gòu)建結(jié)構(gòu)化，非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)則是隨機(jī)的、沒有困難；六噴嘴沖擊式水輪機(jī)給水機(jī)構(gòu)的結(jié)式水輪機(jī)給水機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，對(duì)分岔口、自由射流部分進(jìn)行了網(wǎng)格局的數(shù)量為 413 萬，計(jì)算網(wǎng)格如圖 3-2 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文叉管和噴嘴處產(chǎn)生水頭損失，其中給水機(jī)構(gòu)的水頭損失主要集中在噴嘴部分，每個(gè)開度六個(gè)噴嘴間的水頭損失都有細(xì)微差別，相對(duì)于噴嘴，配水環(huán)管分叉管部分的損失相對(duì)較小，但是六個(gè)分叉管的損失變化較大，六個(gè)分叉管部分損失的差別會(huì)影響噴嘴內(nèi)的流動(dòng)情況，使得六個(gè)相同噴嘴的損失出現(xiàn)細(xì)微差別。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2887034