基于混流式水輪機蝸殼改造的型線優(yōu)化及其數(shù)值模擬.pdf

1、在流體機械特性研究中，計算機輔助設計工具變得越來越重要。特別是計算機輔助生成的流體動力學的計算結(jié)果(CFD)越來越多地被流體機械研究者所使用。一方面使用CFD來研究流體機械內(nèi)部流場可以節(jié)省寶貴的實驗資源；另一方面它可以顯示不能從試驗中測量到的很多流動特性的細節(jié)。所以，CFD有著非常重要的理論和經(jīng)濟意義。 本論文所做的工作主要有：從蝸殼的改造而不是整體更換蝸殼的設想出發(fā)，希望能在改造過程中改變蝸殼磨蝕較為嚴重的鼻端部分的型線使鼻端

2、的水流速度比原來設計的速度有所降低，從而達到減小摩擦損失和磨蝕，提高蝸殼性能和壽命的目的。具體方法是將原來磨損嚴重的尾段割掉后，將重新設計平均流速的尾段作為改型后的尾段安裝上去，由于放大了尾段截面積，從而達到了減小尾段平均流速，減小泥沙磨損的目的。通過對改型前后兩種蝸殼進行幾何建模，采取完全相同的網(wǎng)格劃分方法和FLUENT計算參數(shù)設置，通過計算得到兩種蝸殼在相同工況下流態(tài)的差異。 本論文主要的研究成果如下：改型后的蝸殼較改型前有

3、更優(yōu)異的水力性能，降低蝸殼尾段流速，減小泥沙磨損，為大型混流式水輪機蝸殼的型線優(yōu)化設計提供了有益的參考.得出結(jié)論如下： (1)蝸殼內(nèi)部流態(tài)復雜，改造前后蝸殼全段均不嚴格符合Vu·r=K，改型后包角ψ＜145°段Vu·r較改型前?。?(2)改型后的Vu在改型段的最大平均值比改型前有明顯的減小，通過計算得出改型后蝸殼壽命約為原蝸殼壽命的1.2倍； (3)改型后蝸殼出口液流角在改型段ψ＜85°以后比改型前有明顯增加，在