含沙水中混流式水轮机三维内流场的数值模拟

含沙水中混流式水轮机三维内流场的数值模拟

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文集编号: 2015012005252

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文档介绍

我国水力资源丰富,水力资源理论蕴藏量6.89亿kW,技术可开发装机容量4.93亿kW,经济可开发装机容量为3.95亿kW。显然,在我国开发水电的潜力及意义都相当大。水轮机作为水电站运行的核心部件,对水电站的整体性能起着决定性的影响。水轮机技术研究一直伴随着水电行业的开发在不断地发展。由于我国特有的自然环境,河流中水质的特点之一就是含沙量较大。据统计,黄河三门峡段年平均含沙量达37.6kg/m~3,就长江来说,年平均输沙量已达5.14亿吨,三峡库区年平均含沙量1.17kg/m~3,最大达10.5kg/m~3,黄河刘家峡电站年进入水轮机转轮的平均含沙量也在20kg/m~3左右。水轮机过流部件的泥沙磨损问题已成为影响水电站运行的重要问题。因此,对固液两相流的水轮机内流场的研究分析具有重要的理论意义和现实意义。本文以一混流式水轮机为研究对象,建立了水轮机的全流道三维几何模型,应用流体动力学计算软件对其内部流动进行了数值模拟,通过所得到的计算结果对该混流式水轮机的内部流动情况进行了分析。本课题研究的主要成果如下:1.根据所选水力机组的二维设计图纸及具体设计参数,利用UG NX6.0软件建立了水轮机蜗壳、导水机构、转轮和尾水管的三维几何模型,并将其输出的水轮机三维模型parosolid格式的文件导入ANSYS ICEM CFD网格划分软件中,分别对各个过流部件进行了网格划分与网格质量检查。2.将由ANSYS ICEM CFD软件输出的*.cfx5格式的网格文件导入到ANSYS CFX软件中,应用流体动力学基本理论知识对水轮机各过流部件计算模型的边界条件进行了设定,计算出了清水、含沙水情况下水轮机各过流部件的内流场分布结果。3.应用ANSYS CFX-POST后处理软件处理求解的结果,得到一些工况下水轮机内部流动的速度矢量分布、压力等值线分布、泥沙体积分数值分布及各工况的流线情况,分析了流体的速度变化、压力变化、流动状态及浓度分布变化。4.比较和分析混流式水轮机各工况下的内部流动特点,获得水轮机各过流部件的内流场流动信息,从定性与定量的角度对水轮机的性能进行了一定程度的评价。

文档标签: 动力机械工程
贡献者

李海琳新来的

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