沖擊式水輪機轉輪的流固耦合及振動研究.pdf

1、隨著國內外高水頭水力資源的開發(fā)，沖擊式水輪機的發(fā)展越來越迅速。特別是近幾年來，國內的發(fā)展從單噴嘴、雙噴嘴、小容量已發(fā)展到現(xiàn)在的六噴嘴，單機容量達到12萬kW的斜擊式水輪機。但是我國現(xiàn)階段正處于對大型沖擊式水輪機的研究與開發(fā)的攻堅階段，在沖擊式水輪機的流固耦合及振動特性模擬和實驗研究上還不夠深入。
　　隨著現(xiàn)代射流理論、斷裂力學等的發(fā)展，對沖擊式內部流動機理及發(fā)生破壞的原因進一步變得清晰?，F(xiàn)代材料科學與鑄造技術的進步，更多的新材料、

2、新工藝已被應用到大型沖擊式水輪機的設計的制造中去。雖然國內外對沖擊式水輪機的內部流動特性已具有了一定深度的分析研究，能夠很好的通過模擬和實驗得以驗證。但對于沖擊式水輪機在射流作用下的流固耦合特點，以及耦合作用下的轉輪斗葉振動特性還研究的不多。研究能夠很好的分析得到斗葉在射流場作用下的運動特點，更重要的是能夠分析其在流固耦合下，研究轉輪斗葉的應力分布，進而分析葉根部疲勞裂紋產生的原因。本研究取得了以下幾點成果：
　　1.根據沖擊式轉

3、輪參數(shù)，得到噴嘴出口到斗葉全流道三維模型，提出了斗葉根部復雜曲面體三維建模的方法。
　　2.運用流場分析軟件模擬轉輪在不同水頭下的流動特性，分析得到了斗葉在射流作用下的內部壓力分布、流速分布規(guī)律。
　　3.利用流場分析軟件Fluent與結構分析軟件Workbench14.0的交互式接口，在結構中計算流固耦合條件下轉輪斗葉的變形及應力特點。研究發(fā)現(xiàn)，流固耦合作用下轉輪斗葉的最大位移發(fā)生在刃口附近的出水邊處。
　　4.轉輪