低水頭槽道水輪機(jī)性能與設(shè)計(jì)數(shù)值研究.pdf

1、隨著世界能源形勢(shì)的日趨緊張，利用廢水發(fā)電成為解決能源危機(jī)的有效方式。槽道水輪機(jī)是實(shí)現(xiàn)廢水發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備，它安裝在廢水槽道內(nèi)，具有水頭低，流量大的特點(diǎn)。目前已有的水輪機(jī)能適應(yīng)較低水頭的并不多，而且均需要依據(jù)水輪機(jī)設(shè)計(jì)流道，在已有廢水槽道內(nèi)的性能卻尚無(wú)專(zhuān)門(mén)研究，國(guó)內(nèi)外也沒(méi)有成型的設(shè)計(jì)方法。本文以渤海灣某電站廢水發(fā)電可行性論證為工程背景，選取了幾種較為合適的母型，基于 CFD數(shù)值分析軟件 CFX分析比較了幾種母型在槽道中的性能，選出了最合適的

2、母型，并依據(jù)本槽道的特點(diǎn)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，最后對(duì)設(shè)計(jì)方案的性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容包括：
　?。?）詳細(xì)的總結(jié)了各種水輪機(jī)的工作原理，確定了貫流式水輪機(jī)、水平軸潮流水輪機(jī)、垂直軸潮流水輪機(jī)適合廢水槽道；（2）基于 CFD數(shù)值分析方法，對(duì)三種水輪機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬，并從功率和效率、空化性能、所受載荷三個(gè)方面分析比較，確定了以貫流式水輪機(jī)為母型的轉(zhuǎn)輪最適合廢水發(fā)電；（3）應(yīng)用升力設(shè)計(jì)法，針對(duì)渤海灣電站廢水槽道，進(jìn)行了

3、水輪機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，驗(yàn)證了升力設(shè)計(jì)法應(yīng)用于槽道水輪機(jī)設(shè)計(jì)的可行性；（4）分析了影響槽道水輪機(jī)性能的特征參數(shù)，提出了槽道水輪機(jī)性能曲線的組成，并繪出了已設(shè)計(jì)的水輪機(jī)在不同工況下的特性曲線；（5）在數(shù)值模擬中加入空化模型，分析了額定流量下空化對(duì)槽道水輪機(jī)效率及功率的影響；（6）利用Ansys-Workbench軟件實(shí)現(xiàn)單向流固耦合，校核了水輪機(jī)葉片在最大流量下的強(qiáng)度，驗(yàn)證了在最大流量下其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合要求。
　　本文對(duì)用于廢水發(fā)電的槽道