混流式水轮机转轮内部流动的CFD分析

摘要

水轮机作为水电站的核心部件，对电站的整体性能起着决定性的影响，水轮机技术的研究一直伴随着水电的开发在不断的发展。但是，国内外的不少电站也因一些尚未解决的技术问题导致出现过流部件的损坏，因此，还是存在着困扰水轮机安全高效稳定运行的一些技术难题丞待解决。 近年来发展起来的CFD技术以其特有的灵活性和周期短花费小的多方面优势为研究者提供了一个新的有效研究手段。我们认为合理地使用水轮机内部湍流流动的数学模型和计算技术，进行水轮机全流道的流动模拟计算研究是可行的研究方法，也是水轮机流动计算研究的发展方向。 本研究根据一具体水电站的实际水力参数来建立此水轮机的全过流通道几何模型，通过计算流体动力学(CFD)对水轮机内部流动及特性进行三维数值模拟分析，并着重用NUMECA公司FINE系列软件来模拟混流式水轮机转轮内部流动及特性。主要内容： ·根据一具体水电站的实际水力参数，建立了此水轮机的全过流通道三维几何模型： ·然后将三维几何模型导入到NUMECA公司出品的FINE<'TM>系列中的IGG<'TM>进行结构化网格划分，最终生成了计算用的单流道网格； ·利用FINE系列软件中的EURANUS对固定导叶、活动导叶及转轮叶片进行边界设定、求解计算； ·用CFVie<'TM>对求解收敛的结果进行后处理，得到了转轮流道内的速度矢量分布、相对压力分布、静态压力分布，分析了转轮内的流动状态，同时准确计算出了水轮机转轮的效率和扭矩。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题来源

1.2课题研究的目的和意义

1.3国内外研究现状及发展趋势

1.3本课题的主要研究内容及技术路线

第二章混流式水轮机内部流动计算的数学模型

2.1流体运动的基本控制方程

2.2湍流模型

2.3 CFD 工程软件的介绍

2.4数值计算方法

第三章水轮机过流通道几何模型的建立

3.1水轮机的基本技术参数

3.2水轮机过流通道几何模型构建

第四章水轮机内部流动计算网格的生成

4.1结构化和非结构化网格技术

4.2网格类型(拓扑结构)对求解精度的影响

4.3 GAMBIT网格划分技术

4.4 NUMECA网格划分技术

4.5水轮机过流部件网格生成

4.6网格检查的质量标准

第五章混流式水轮机转轮内部流动计算及性能分析

5.1边界条件

5.2水轮机转轮中计算工况点的选取

5.3流场的CFD模拟计算

第六章主要研究成果与展望

6.1主要研究成果

6.2展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢