《含沙河流中低比速混流式水轮机内部流动数值模拟》由会员分享，可在线阅读，更多相关《含沙河流中低比速混流式水轮机内部流动数值模拟（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 硕士学位论文硕士学位论文 含沙河流中低比速混流式水轮机内部流动数值模拟 作作 者者 姓姓 名 ：名 ： 金 汉 林金 汉 林 学 科 、 专 业 ：学 科 、 专 业 ： 水 利 水 电 工 程水 利 水 电 工 程 学学 号 ：号 ： 212010081504005212010081504005 指指 导导 教教 师 ：师 ： 刘 小 兵刘 小 兵 完完 成成 日日 期 ：期 ： 20132013 年年 4 4 月月 密级： 含沙河流中低比速混流式水轮 机 内部 流 动 数 值模 拟西 华 大学硕士学 位论 文分类号 密级 UDC 密级： Xihua University Master D
2、egree Dissertation Numerical simulation of internal flow in low specific speed Francis turbine in sand water Candidate : Jin Han-lin Major : Water Conservancy and Hydropower Engineering Student ID: 212010081504005 Supervisor: Prof. Liu Xiao-bing April, 2013 Classified Index: UDC: 密级： 西华大学学位论文独创性声明西华
3、大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期: 西华大学学位论文版权使用授西华大学学位论文版权使用授权书权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西华大学，同意学校保留并向国家
4、有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，西华大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。(保密的论文在解密后遵守此规定) 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期:西华大学硕士学位论文 I 摘 要 在新世纪，能源问题已经成为制约世界各国经济和社会发展长期的瓶颈，随着工业的发展，对能源的需求就显得更加迫切，能源的有效利用及可持续发展成为世界各国重视的关键问题。水轮机作为水力发电机组的核心部件在我国电力生产中发挥着十分重要的作用。目前我国水能资源储量丰富，但绝大多数河流都有较高的泥沙含量，其上运行的水
5、轮机叶片表面常常会遭受空蚀和泥沙磨损相互作用破坏，导致水轮机性能恶化，使用寿命降低，电站运行成本增加，经济效益下降。因此，研究水轮机在含沙河流中内部流动的水力性能具有巨大的经济价值。 本文以某一水电站长短叶片混流式水轮机为研究对象，利用CFD软件模拟了该水轮机在清水和含沙水中内部流场的三维流动情况，得到在不同工况下各过流部件的压力分布和速度分布，分析其在不同工况下的水力性能，为含沙水中的水轮机的磨损研究及其优化设计提供理论基础。具体步骤如下： 一、按照原始流道设计图纸和相关电站运行的实际数据，利用三维建模软件 UG 对水轮机各过流部件进行建模。 二、水轮机各过流部件的模型建好之后，再将其导入到
6、网格划分软件当中，分别对其进行对应的网格划分。 三、再借助流体力学计算软件，在清水流场的条件下，选取三个比较典型的流量工况，对水轮机内部流动进行数值模拟计算。 四、再运用流体力学计算软件对含沙水中不同流量，不同颗粒浓度和颗粒粒径下进行全流道数值模拟，然后通过对计算结果的对比分析，得出长短叶片混流式水轮机各部件的水力性能以及泥沙磨损和空化空蚀破坏规律。 关键词：水轮机；长短叶片；CFD；数值模拟；泥沙磨损 含沙河流中低比速混流式水轮机内部流动数值模拟 II Abstract In the new century, the energy issue has become a bottleneck
7、restricting long-term economic and social development of countries in the world, with the development of industry, the demand for energy is even more urgent, efficient use of energy and sustainable development of world attention to the key issues. Turbine as the core component of the hydro units pla
8、y a very important role in Chinas electric power production. Chinas hydropower resources abundant, but the vast majority of the river has high silt content, running on the surface of the turbine blade often subjected to cavitation and sand abrasion interaction destruction, leading to deterioration o
9、f the turbine performance and reduce the life of power plant operating costs increased economic decline. Therefore, the study the turbine hydraulic performance of the internal Sandy Water flow has great economic value. Francis turbine of a hydropower length of the blade as the research object, using
10、 CFD software to simulate the pressure and velocity of the turbine in the water and the sandy water flow field in three-dimensional flow, obtained under different conditions of flow components distribution, analysis of hydraulic performance under different conditions and provide a theoretical basis
11、for research and optimization design with sand water turbine wear. Specific steps are as follows: 1. In accordance with the actual data of the original flow of the design drawings and associated power plant operation, the use of three-dimensional modeling software UG each turbine flow passage compon
12、ents for modeling. 2. Turbine flow passage components each model is built, and then import it into meshing software which, respectively, of its corresponding mesh. 3. With the computational fluid dynamics software, under the conditions of the water flow field, select three typical flow conditions in
13、side the turbine flow numerical simulation. 4. The use of computational fluid dynamics software for full passage of numerical simulation on the the sandy water flow under different particle concentration and particle size, and then the hydraulic performance of the various components of the length of
14、 Francis turbine blades and comparative analysis of the calculation results obtained sand abrasion and cavitation damage law. Key WordsKey Words：Water turbine; Long and short blades; CFD; Numerical simulation; Sand abrasion 西华大学硕士学位论文 III 目 录 摘 要 . I Abstract . II 1 绪 论 .1 1.1 课题来源 .1 1.2 课题研究的背景及目的与意义 .
