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摘要 :本文利用CFD软件对某水电站hld333b-lj-98型混流式水轮机进行了流体仿真分析,分别针对在额定水头、最大水头及最小水头工况时叶轮流场的受力分析,旨在提供机组水力性能数据。
关键词 :额定水头 最大水头 最小水头 流场分析
一、软件平台
本项目数值试验软件平台由CFD软件及三维建模软件Nx6.0组成。
二、 基本技术参数
额定水头(m):120
最大水头(m):123
最小水头(m):118
额定流量(m3/s):7.7
额定转速(r/min):720
飞逸转速(r/min):1340
叶片数: 13
固定导叶数:20
活动导叶数:20
导叶高度(mm):228
导叶分布圆直径(m) :1.144
转轮直径(m) :0.98
三、模型
1、几何模型
根据图纸进行三维几何建模(包括蜗壳、座环、活动导叶、转轮及尾水管)(如图1所示)。
2、网格划分
对水轮机全流道过流部件的网格划分:对所有的过流部件采用T-Grid(混合网格)的Tet/Hybrid的网格划分。全流道的计算网格共计单元数为 751277 ,节点数为 3614312(如图2)。
3、数值计算
本次分析采用Segregated分离式求解器、Steady定常流动、RNG k-epsilon湍流模型对水轮机全流道三维几何模型进行数值模拟计算求解,模型的边界条件为压力进、出口条件(如表1所示)。
四、分析结果
1、额定工况时流场情况
在额定水头下叶轮工作面和背面的静压如图3所示:
2、最大水头工况时流场情况
在最大水头下叶轮工作面和背面的静压如图4所示:
3、最小水头工况时流场情况
在最小水头下叶轮工作面和背面的静压如图5所示:
五、结论
通过以上所做的工作,现对机组的叶轮性能参数进行分析,并做相应的归纳总结,转轮区域流态状况的详情如下:
1、在额定水头时,如图3,工作面、背面速度分布均匀,从叶片进口均匀流至出口边没有脱硫、回流、横向流动等二次流动现象,整个流线顺畅,速度分布情况良好。
2、在最大水头时,如图4,工作面、背面速度分布均匀,从叶片进口均匀流至出口边没有脱硫、回流、横向流动等二次流动现象,整个流线顺畅,速度分布情况良好。
3、在最小水头时,如图5,工作面、背面速度分布均匀,从叶片进口均匀流至出口边没有脱硫、回流、横向流动等二次流动现象,整个流线顺畅,速度分布情况良好。
参考文献
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