基于N-S方程的混流式水輪機(jī)性能預(yù)估.pdf

1、本文在國家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目（90410019）支持下完成。水輪機(jī)是水電站能量轉(zhuǎn)換的主要部件，其性能直接影響到電站的效益，因此在轉(zhuǎn)輪的設(shè)計階段對轉(zhuǎn)輪的性能進(jìn)行預(yù)估就顯得尤為重要。為克服模型試驗(yàn)周期長、投資大等缺點(diǎn)，本文基于N-S方程對水輪機(jī)流場進(jìn)行計算并預(yù)估其性能。 本文采用MDT進(jìn)行水輪機(jī)三維實(shí)體造型，從而得到流場計算的三維幾何模型。然后采用基于雷諾時均N-S方程與標(biāo)準(zhǔn) 湍流模型來計算水輪機(jī)三維粘性湍流場，在非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格中，采用

2、基于有限元的有限體積法對方程進(jìn)行離散，用壓力校正法進(jìn)行數(shù)值求解?；谒啓C(jī)三維流場計算預(yù)估流量，先假設(shè)一流量值，并根據(jù)流量值計算水輪機(jī)三維粘性湍流場并在此基礎(chǔ)上計算水輪機(jī)的理論水頭，將理論水頭和試驗(yàn)水頭進(jìn)行比較，如果其差值滿足給定要求則可以確定流量并預(yù)估該工況下的能量性能和空化性能，否則修正流量值反復(fù)迭代計算直到水頭差值滿足要求。本文結(jié)合實(shí)例，對模型混流式水輪機(jī)進(jìn)行三維流場計算，預(yù)估了水輪機(jī)的流量、能量性能及空化性能，根據(jù)預(yù)估結(jié)果繪制了