边界条件对尾水管流动预测的敏感性

摘要

本数值研究的目的是评价尾水管边界条件及网格精度对流动拓扑的影响，使用的商业软件是ANSYS CFX，紊流模型采用二方程，特别是Menters TT模型。本研究的最终目的是改善RANS对尾水管的预测，更进一步的研究是在改造项目中偶尔出现的最优点附近的典型效率下降时的特殊流动特性。首先进行的是重做一个经过验证的试验实例，即在ERCOFTAC数据库中锥管中的涡流。在所有的重要参数中我们发现要特别注意进口径向速度的分布，因为它直接影响到壁面的脱流及中心的回流。此外，观察到了在出口设定流出到周围的大气主要影响出口的压力分布。然后，对Chute-a-la—Savane项目真实的尾水管进行了模拟，从而验证结果的正确性。从该几何体中得到的一个重要结果就是进口紊流。我们发现该参数足够改变流动拓扑，并从根本上改变尾水管的效率。在一些改造的水轮机中，一些物理量以及与之关联的效率损失在设计工况附近表现出的敏感性要求我们在设定边界条件时要特别小心，并且要给出完整详细的定义。