水輪機葉片頭部背面初生空化CFD分析.pdf

1、水輪機作為水電站的核心部件，對水電站的整體性能起著決定性的作用，水輪機技術(shù)的研究一直伴隨著水電的開發(fā)在不斷地發(fā)展。但是，國內(nèi)外不少水電站由于一些尚未解決的技術(shù)問題導致機組出現(xiàn)異常甚至過流部件的損壞，困擾水輪機安全高效穩(wěn)定運行的一些技術(shù)難題有待解決。隨著水輪機向大型化方向發(fā)展，工程上對水輪機的能量特性、空化性能和穩(wěn)定性又提出了更高的要求。因此，充分了解和掌握水輪機各過流部件的流動特性，對于正確預測水輪機的性能及提高設(shè)計水平具有重要的意義。

2、所以開展水輪機過流部件內(nèi)部的定常及非定常流動分析對于深入了解水輪機振動的內(nèi)在機理、改善水輪機的綜合水力性能、提高水輪發(fā)電機組的運行穩(wěn)定性具有十分重要的意義。然而對于葉片頭部背面初生空化現(xiàn)象的研究，目前國內(nèi)外只有試驗觀察，對于其發(fā)生機理還沒有明確定論，所以對葉片頭部背面初生空化的數(shù)值模擬有著重要意義，為今后進一步研究提供幫助。
　　水輪機內(nèi)部真實的流動是三維粘性不可壓縮湍流。本文采用CFX10.0商用軟件，基于雷諾時均N-S方程與雷

3、諾應力湍流模型，以某混流式水輪機機組轉(zhuǎn)輪為算例，進行了定常全流道三維湍流數(shù)值計算，模擬了水輪機內(nèi)部三維湍流流場，獲得了水輪機內(nèi)部流場的流態(tài)特征。
　　根據(jù)水輪機全流道三維數(shù)值模擬結(jié)果，通過計算效率和試驗效率對比，得出計算效率與試驗效率趨勢相同，在小開口時計算效率比試驗效率低，而在大開口時兩者效率基本一致的結(jié)論。
　　根據(jù)計算結(jié)果，通過分析壓力場、速度場和流線的流態(tài)特征，將計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比，進一步說明數(shù)值計算完全可以模擬