混流式水輪機特性的數(shù)值模擬分析

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 混流式水輪機概述 1
1.2 混流式水輪機的應用與研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 應用現(xiàn)狀 1
1.2.2 研究現(xiàn)狀 2
1.3 水輪機數(shù)值模擬 11
第2章 數(shù)值模擬計算理論 14
2.1 計算流體動力學概述 14
2.2 流體流動控制方程 15
2.2.1 連續(xù)方程 15
2.2.2 動量方程 16
2.2.3 能量方程 17
2.3 湍流模型 18
2.3.1 標準k-ε模型 18
2.3.2 重整化群k-ε模型 19
2.3.3 剪切壓力傳輸模型 19
2.4 有限元理論 19
2.5 模態(tài)分析理論 20
2.6 流固耦合數(shù)學模型 21
2.7 尾水管渦帶基礎理論 21
2.8 固液兩相流控制方程 22
2.9 飛逸工況控制方程 22
2.10 空化性能預估方程 23
2.11 本章小結(jié) 24
第3章 HL160-LJ-25型水輪機內(nèi)部流動數(shù)值分析與葉片優(yōu)化 25
3.1 基本參數(shù) 25
3.2 過流部件幾何模型的建立 25
3.3 計算域網(wǎng)格劃分 27
3.3.1 網(wǎng)格劃分方法 27
3.3.2 網(wǎng)格劃分過程 28
3.3.3 網(wǎng)格質(zhì)量檢查及提高 29
3.3.4 流動計算域網(wǎng)格模型 30
3.4 內(nèi)部流動數(shù)值計算與分析 32
3.4.1 內(nèi)部流動數(shù)值計算概述 32
3.4.2 內(nèi)部流動數(shù)值計算 32
3.4.3 全流道計算結(jié)果分析 34
3.5 轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)靜力分析 46
3.5.1 網(wǎng)格劃分與載荷施加 46
3.5.2 靜力計算及分析 48
3.6 轉(zhuǎn)輪葉片的優(yōu)化 51
3.6.1 設計工況下葉片的水力特性優(yōu)化 51
3.6.2 葉片的適應性計算 52
3.6.3 水輪機的能量性能計算 54
3.7 本章小結(jié) 57
第4章 基于雙向流固耦合的HL259型水輪機轉(zhuǎn)輪特性分析 58
4.1 全流道模型的建立及網(wǎng)格劃分 58
4.1.1 轉(zhuǎn)輪域模型 58
4.1.2 蝸殼流體域建模及網(wǎng)格劃分 60
4.1.3 導水機構(gòu)模型建立與網(wǎng)格劃分 62
4.1.4 尾水管流體域建模 63
4.1.5 水輪機內(nèi)部流體各計算域及其網(wǎng)格 64
4.2 轉(zhuǎn)輪特性數(shù)值分析的兩種計算方法 65
4.2.1 兩種數(shù)值算法簡介 65
4.2.2 流固耦合數(shù)據(jù)傳遞模型的建立 65
4.2.3 非定常流場模擬及流固耦合計算 66
4.2.4 采用兩種數(shù)值模擬方法計算轉(zhuǎn)輪特性的結(jié)果分析 69
4.3 基于雙向流固耦合算法的轉(zhuǎn)輪特性分析 71
4.3.1 流場分布情況分析 71
4.3.2 轉(zhuǎn)輪葉片力學特性分析 74
4.3.3 兩種數(shù)值計算方法的轉(zhuǎn)矩比較與分析 79
4.4 本章小結(jié) 79
第5章 HL240型水輪機固液兩相流動與飛逸工況特性分析 81
5.1 模型建立 81
5.1.1 建立三維實體模型 81
5.1.2 網(wǎng)格劃分 83
5.2 固液兩相流動模擬與磨損預估 85
5.2.1 固液兩相流模擬計算 85
5.2.2 能量特性分析 86
5.2.3 過流部件磨損分析 88
5.3 飛逸工況特性分析 95
5.3.1 飛逸工況模擬實驗 95
5.3.2 轉(zhuǎn)輪葉片特性分析 96
5.3.3 尾水管動力特性分析 102
5.4 本章小結(jié) 106
第6章 HLA520型水輪機長短葉片轉(zhuǎn)輪性能分析 107
6.1 模型建立與網(wǎng)格劃分 107
6.1.1 基本設計參數(shù) 107
6.1.2 計算域模型 107
6.2 能量特性計算與分析 113
6.2.1 數(shù)值計算 113
6.2.2 能量特性分析 114
6.3 空化特性分析 125
6.3.1 空化現(xiàn)象概述 125
6.3.2 水輪機中空化類型 125
6.3.3 水輪機中空化的危害 126
6.3.4 空化和空蝕性能分析 126
6.4 本章小結(jié) 135
參考文獻 136