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简谈脉动基于数值模拟窄高型尾水管内部流动题目

收藏本文 2024-03-24 点赞:32786 浏览:148088 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:混流式水轮机在部分负荷下出现的尾水管空化涡带是诱发水轮机振动、管道系统水力共振、叶片裂纹等安全不足的主要理由之一。国内外对混流式水轮机在部分负荷下尾水管压力脉动的探讨已越来越深入。目前通过数值计算已经能较好模拟模型试验中观察到的涡带,预测的压力脉动特点与试验值也有一定程度的吻合;对尾水管内涡带产生机理的认识也更加清晰。本论文结合二滩水电站的原型水轮机尾水管几何参数来建立此窄高型尾水管的几何物理模型,基于三维时均N-S方程对尾水管内部流动及特性进行三维数值模拟浅析,通过计算结果对窄高型尾水管内部流动进行了浅析。论文具体完成的工作内容如下:一、根据二滩水电站的实际水力参数,对水轮机的尾水管整体结构建立物理模型;二、探讨了利用ICEMCFD软件对尾水管进行网格划分的策略以及利用FLUENT软件对尾水管模型选择、参数选择、求解计算等一系列软件运用的关键步骤;三、采取标准K-ε模型在不同工况下对尾水管进行了定常湍流计算。对求解收敛的结果进行后处理,得到了不同工况下计算流体区域的速度矢量分布、静压力分布、全压力分布,浅析了各工况点流体流动状态和静、全压数值变化;四、在定常湍流计算的基础上,以其作为初始条件运用雷诺应力湍流模型进行了尾水管的非定常湍流数值模拟,得到的计算结果更接近实际流场的分布;五、还采取气液混相均质检测设和基于组分输运方程的空化模型,通过求解气液混相均质流的雷诺平均N-S方程以及气相组分输运方程,并考虑不可凝结气相(non-condensable gas, NCG)的影响,计算了混流式水轮机尾水管内部的空化流场。关键词:尾水管论文空化涡带论文压力脉动论文空化流计算论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    第1章 绪论10-17

    1.1 本论文课题的提出背景及探讨作用10-12

    1.2 水轮机内水流的数值模拟12-14

    1.3 国内外探讨近况14-15

    1.4 本论文的主要探讨内容15-17

    第2章 水轮机尾水管内部流态探讨17-27

    2.1 尾水管内部流态探讨近况17-19

    2.2 尾水管的内部流动特点19-20

    2.3 尾水管内部流态探讨策略20

    2.4 尾水管数值模拟计算策略20-22

    2.5 尾水管压力脉动的形成机理22-23

    2.6 尾水管空化现象23-26

    2.6.1 空化机理24-25

    2.6.2 空蚀破坏机理25-26

    2.7 本章内容小结26-27

    第3章 数值计算论述与策略27-39

    3.1 流体动力学制约方程27-28

    3.1.1 质量守恒方程27

    3.1.2 动量守恒方程27-28

    3.1.3 能量守恒方程28

    3.2 空泡动力学模型28-33

    3.2.1 空泡静力学平衡条件28-29

    3.2.2 空泡运动方程29-31

    3.2.3 空化模型31-33

    3.3 湍流流动数值模拟策略33-37

    3.3.1 制约方程33-35

    3.3.2 湍流数值模拟策略的分类35-37

    3.4 湍流模型的选择37-38

    3.4.1 雷诺应力模型(R)37

    3.4.2 k.ε模型37-38

    3.5 本章小结38-39

    第4章 计算模型的建立与网格划分39-45

    4.1 几何建模39-40

    4.2 网格划分40-41

    4.3 计算对策及步骤41-44

    4.4 本章小结44-45

    第5章 12A尾水管三维湍流数值计算结果浅析45-57

    5.1 12A尾水管定常流动浅析45-48

    5.2 12A尾水管非定常流动浅析48-52

    5.2.1 强涡带工况区计算结果浅析48-50

    5.2.2 稳定运转区计算结果浅析50-51

    5.2.3 低效率工况区计算结果浅析51-52

    5.3 不同工况下尾水管的压力脉动特性52-56

    5.3.1 3~#工况尾水管的压力脉动特性53-54

    5.3.2 2~#工况尾水管的压力脉动特性54

    5.3.3 1~#工况尾水管的压力脉动特性54-55

    5.3.4 与现场试验结果的比较55-56

    5.4 本章小结56-57

    第6章 尾水管内部空化水气两相流计算57-62

    6.1 空化水气两相流计算论述57-59

    6.2 尾水管空化计算结果浅析59-61

    6.3 本章小结61-62

    总结与展望62-64

    致谢64-65

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