基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的水輪機(jī)瞬態(tài)流動(dòng)分析.pdf

1、水電站的過(guò)渡過(guò)程常常引起強(qiáng)烈的水力機(jī)組壓力脈動(dòng)、振動(dòng)和水錘等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響電站的安全運(yùn)行，對(duì)過(guò)渡過(guò)程中過(guò)流部件內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)變化的研究也逐漸成為國(guó)內(nèi)外的研究前沿和熱點(diǎn)。本文以水輪機(jī)的過(guò)渡過(guò)程為研究對(duì)象，采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)閥門(mén)的關(guān)閉過(guò)程和軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉在小波動(dòng)過(guò)程中的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了CFD數(shù)值模擬。主要工作內(nèi)容包括以下幾方面:
　　首先，利用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)管道關(guān)閥水擊過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)及常規(guī)的特征線法比較得出，動(dòng)網(wǎng)格技

2、術(shù)可以應(yīng)用于管道閥門(mén)水擊的計(jì)算。研究表明:采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的瞬態(tài)數(shù)值模擬更能準(zhǔn)確地反映出閥門(mén)關(guān)閉過(guò)程中流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及流動(dòng)狀態(tài)的規(guī)律，閥門(mén)開(kāi)度減小時(shí)流場(chǎng)變得復(fù)雜，出現(xiàn)復(fù)雜渦系，損失也會(huì)增加，同時(shí)閥門(mén)受力較大。
　　其次，對(duì)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)小波動(dòng)過(guò)程中活動(dòng)導(dǎo)葉開(kāi)度隨時(shí)間變化這一過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)不同初始開(kāi)度下的活動(dòng)導(dǎo)葉進(jìn)行了系統(tǒng)、全面的數(shù)值計(jì)算，包括活動(dòng)導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)及固定不動(dòng)兩種情況，得到了活動(dòng)導(dǎo)葉上的壓力分布、流域內(nèi)的流場(chǎng)分布。通

3、過(guò)分析不同開(kāi)度下導(dǎo)葉后方壓力脈動(dòng)的變化揭示了導(dǎo)葉開(kāi)度由小變大以及由大變小這兩個(gè)過(guò)程并不是個(gè)簡(jiǎn)單的逆過(guò)程，其間壓力、速度的變化趨勢(shì)不太相同。在活動(dòng)導(dǎo)葉小波動(dòng)過(guò)渡過(guò)程中，當(dāng)導(dǎo)葉初始開(kāi)度為小開(kāi)度時(shí)，導(dǎo)葉后方壓力波動(dòng)幅值較大;當(dāng)導(dǎo)葉初始開(kāi)度為大開(kāi)度時(shí)，導(dǎo)葉后方壓力波動(dòng)幅值較小開(kāi)度時(shí)小。
　　最后，對(duì)小波動(dòng)過(guò)渡過(guò)程中軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部壓力和速度的分布，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)改變導(dǎo)葉開(kāi)