研究活動導葉和固定導葉構(gòu)成的葉柵流場特性并對其進行優(yōu)化設計,增強其過流能力和調(diào)節(jié)能力對優(yōu)化轉(zhuǎn)輪進口條件、提高水輪機組的整體性能具有十分重要的意義。進入轉(zhuǎn)輪的水流具有一定的沖角是轉(zhuǎn)輪葉片脫流產(chǎn)生的根本原因,沖角的變化主要是由導葉開度決定,因此導葉開度的大小決定了轉(zhuǎn)輪內(nèi)脫流的情況�；炝魇剿啓C在偏工況運行時,不僅在尾水管中產(chǎn)生渦帶,同時也會在轉(zhuǎn)輪流道內(nèi)產(chǎn)生脫流渦,嚴重影響水輪機運行的安全穩(wěn)定性。本研究將串列葉柵技術(shù)應用到混流式水輪機導水機構(gòu),通過調(diào)節(jié)內(nèi)、外活動導葉開度關(guān)系,優(yōu)化轉(zhuǎn)輪進口和出口條件,從而減少轉(zhuǎn)輪內(nèi)脫流的產(chǎn)生。主要完成的工作和得出的結(jié)論有以下幾點:1.活動導葉串列葉柵與固定導葉相對位置的優(yōu)化。在翼型幾何型線不變的前提下,將串列葉柵布置在9個不同的相對位置,通過數(shù)值模擬的方法探索固定導葉與串列葉柵的最佳位置關(guān)系,主要尋優(yōu)依據(jù)是葉柵水力損失和出口斷面的速度分布。分析得出,導葉進水角和幾何進水角不相等,串列葉柵主要水力損失由內(nèi)列活動導葉產(chǎn)生,同時也得出了固定導葉和雙列活動導葉個數(shù)為1:2時最佳的位置關(guān)系。2.活動導葉串列葉柵開度關(guān)系的確定。為了研究雙列活動導葉在哪種組合條件下更有利于... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)外串列葉柵研究現(xiàn)狀
        1.2.2 導葉串列葉柵在水輪機應用的發(fā)展
        1.2.3 葉道渦及尾水管穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
    1.3 擬采取的研究方案及可行性分析
        1.3.1 數(shù)值計算方法
        1.3.2 網(wǎng)格劃分
        1.3.3 串列葉柵與固定導葉的相對位置優(yōu)化
        1.3.4 串列葉柵與轉(zhuǎn)輪的動靜干涉問題研究
    1.4 研究的主要內(nèi)容
2 湍流控制方程和數(shù)值計算方法
    2.1 湍流控制方程
    2.2 湍流模型
        2.2.1 標準k-ε 湍流模型
        2.2.2 SST k-ω 湍流模型
    2.3 混流式水輪機三維非定常湍流計算方法
        2.3.1 各部件分別計算的模型
        2.3.2 水輪機全流道三維湍流計算模型
        2.3.3 動輪和靜輪間平均模型及轉(zhuǎn)輪和導葉間摻混面法
3 雙列活動導葉與固定導葉位置關(guān)系對水力性能的影響
    3.1 雙列活動導葉幾何模型的設計
    3.2 數(shù)值計算方法
    3.3 計算結(jié)果及分析
        3.3.1 效率及水力損失分析
        3.3.2 水力參數(shù)分析
        3.3.3 流場分析
    3.4 本章小結(jié)
4 雙列活動導葉開度關(guān)系的確定
    4.1 計算模型及計算工況的選擇
        4.1.1 計算模型
        4.1.2 計算工況選擇
    4.2 數(shù)值模擬計算方法
    4.3 計算結(jié)果分析
        4.3.1 效率分析
        4.3.2 水力損失
        4.3.3 雙列活動導葉流場對比分析
    4.4 本章小結(jié)
5 雙列活動導葉混流式水輪機三維全流道定常分析
    5.1 幾何模型及計算工況的選擇
        5.1.1 幾何模型的建立
        5.1.2 計算工況的選擇
    5.2 數(shù)值計算方法
    5.3 計算結(jié)果及分析
        5.3.1 效率分析
        5.3.2 工況1流場分析
        5.3.3 工況2流場分析
        5.3.4 工況3流場分析
    5.4 本章小結(jié)
6 雙列活動導葉混流式水輪機三維湍流非定常計算及壓力脈動分析
    6.1 監(jiān)控點設置
    6.2 計算時間步長設置及動靜交界面的處理
    6.3 工況1非定常計算壓力脈動分析
        6.3.1 壓力脈動分析
        6.3.2 轉(zhuǎn)輪上冠附近流態(tài)分析
        6.3.3 尾水管流態(tài)分析
    6.4 工況2非定常計算結(jié)果分析
        6.4.1 壓力脈動分析
        6.4.2 轉(zhuǎn)輪上冠附近流態(tài)分析
        6.4.3 尾水管流態(tài)分析
    6.5 工況3非定常計算結(jié)果分析
        6.5.1 壓力脈動分析
        6.5.2 轉(zhuǎn)輪上冠附近流態(tài)分析
        6.5.3 尾水管流態(tài)分析
    6.6 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]高比轉(zhuǎn)速混流式水輪機葉道渦工況下轉(zhuǎn)輪的動力特性分析[J]. 阮輝,廖偉麗,宮海鵬,趙亞萍,羅興锜.  水力發(fā)電學報. 2015(11)
[2]混流式水輪機小開度下導水機構(gòu)內(nèi)湍流特性和葉道渦結(jié)構(gòu)研究[J]. 郭濤,張立翔.  工程力學. 2015(06)
[3]混流式水輪機葉道渦引起的振動問題研究[J]. 盧磊,張禮達,楊靜,魏艷立.  中國農(nóng)村水利水電. 2014(09)
[4]混流水輪機導葉出口流場的壓力脈動數(shù)值分析[J]. 石祥鐘,滕忠雪,王思恒,王利英.  水利水電技術(shù). 2013(10)
[5]導葉雙列葉柵CFD數(shù)值計算及結(jié)果分析方法研究[J]. 陳元林,覃大清.  大電機技術(shù). 2013(04)
[6]基于集合經(jīng)驗模態(tài)分解與Wigner-Ville分布的水輪機振動特征信號的分析研究[J]. 蘇立,南海鵬,余向陽,吳羅長,王瑾.  水力發(fā)電學報. 2012(02)
[7]混流式水輪機轉(zhuǎn)輪區(qū)葉道渦壓力脈動數(shù)值研究[J]. 張鵬遠,祝寶山,張樂福.  大電機技術(shù). 2009(06)
[8]應用三維導葉的混流式水輪機湍流計算[J]. 張宇寧,劉樹紅,吳玉林,楊建明.  水力發(fā)電學報. 2008(03)
[9]低水頭混流式水輪機葉道渦引起的噪聲及其消除[J]. 石清華,許巍巍,龔莉.  東方電機. 2008(01)
[10]串列葉片式離心葉輪內(nèi)流場的數(shù)值研究[J]. 王寶潼,張楚華,席光,劉帆.  西安交通大學學報. 2007(11)

博士論文
[1]大型混流式水輪機水力穩(wěn)定性研究[D]. 張雙全.華中科技大學 2008

碩士論文
[1]基于線性回歸的水電機組振動建模與評價準則探究[D]. 曹登峰.中國水利水電科學研究院 2013



本文編號：3253782