為進一步研究尾水管渦作用下水輪機轉輪葉片的動力學特性,以水輪機轉輪葉片為研究對象,根據水輪機轉輪葉片準三元反設計的特點,應用有限單元法建立尾水管渦作用下轉輪葉片的動水壓力的數學模型,并對其分布規(guī)律進行了研究。首先依據水輪機轉輪葉片準三元理論,建立轉輪葉片的準三元有限元模型。然后根據布拉修斯定理和計算流體力學數值模擬的壓力分布,建立反映尾水管渦作用下轉輪葉片動水壓力與水頭、流量、轉速等參數之間內在關系的數學模型。最后通過實例分析驗證了數學模型的可行性,并揭示尾水管渦作用下動水壓力暫態(tài)過程變化機理,研究發(fā)現:尾水管渦作用下的轉輪葉片動水壓力產生部分負荷的運行工況,且動水壓力自上冠處到下環(huán)處逐漸增大,動水壓力最大值出現在轉輪葉片下環(huán)處靠近出水邊的位置。

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【部分圖文】：

圖2試驗研究對象結構示意圖

根據準三元反設計的特點,采用5條徑向線與9條軸向線將葉片分成45個單元,其中第1條徑向線為上冠處,第5條徑向線為下環(huán)處,則長葉片上的各個節(jié)點如圖2所示。進水邊的節(jié)點為C00,C01,…,C04;出水邊的節(jié)點為C80,C81,…,C84。3.2數學模型驗證

圖3節(jié)點C71的試驗值與仿真值

通過式(15)即可得到任意位置處的動水壓力,其中t=0.08s時葉片任意位置的動水壓力如圖4所示。從圖4中可以看出,瞬時的動水壓力沿軸線方向逐漸減少,瞬時的動水壓力沿流線方向也逐漸減少。與文獻[17]的尾水管渦作用下轉輪葉片動水壓力CFD仿真圖相比較,瞬時時刻的最大誤差出現在葉....

圖4尾水管渦作用下t=0.08s時轉輪葉片動水壓力分布圖

圖3節(jié)點C71的試驗值與仿真值3.3動水壓力暫態(tài)過程變化規(guī)律

圖5不同流量下尾水管渦作用下的節(jié)點C71的動水壓力幅值仿真曲線

圖6為額定轉速和額定流量時,不同水頭下尾水管渦作用下的轉輪葉片節(jié)點C71動水壓力幅值仿真曲線。從圖6中可以看出,當轉速和流量不變時,隨著水頭的增加,尾水管渦作用下的轉輪葉片的動水壓力逐漸增加。當運行工況低于額定功率的26.4%時,死水區(qū)幾乎充滿整個尾水管,動水壓力幅值接近零,此....

本文編號：3910598