混流式水轮机转轮的空化流数值模拟及分析

摘要

水轮机的空化现象是影响水电站安全运行的重要因素之一。而转轮中的翼型空化是叶片式水力机械的主要空化型式。因此，对转轮内的空化预测就显得尤为重要。一直以来，国内外大都是通过试验的方法对空化现象进行观察和预测，但该方法成本高、周期长。随着CFD技术的发展使得人们可以通过数值模拟方法预测各过流部件(尤其是转轮)的空化性能。 本文以基于气液两相流思想的均质平衡模型作为转轮空化流动模拟的数学模型，采用Realizablek-ε湍流模型，通过SIMPLEC方法，利用有限体法离散不可压N-S方程。 本文首先比较分析了单相流和两相流两种计算模型对水轮机外特性的影响，得出在不发生空化的情况下，两种计算对水轮机外特性影响不大，并在此基础上进一步尝试了通过数值模拟来确定临界空化系数的方法。然后分析了随着空化系数的降低两种类型转轮空化性能的变化情况。最后比较分析了叶片倾角和叶片包角及流量对转轮空化性能的影响，得出负的叶片倾角和较大的包角有助于提高叶片背面低压区的压力，从而改善转轮的空化性能的结论。计算结果与实际情况比较吻合，进一步证实了采用数值模拟方法来预测空化是可行的。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章空化流模型和计算方法

第三章混流式水轮机转轮内空化流对水轮机外特性影响的计算分析

第四章转轮叶片几何参数和流量对空化性能的影响

第五章结论

参考文献

致谢

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