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基于流体工程仿真计算的水轮机设计杀蚤驱虫崇州机顶盒汽车把手电脑硬件Frc

发布时间:2023-12-19 00:02:19 阅读: 来源:水族箱厂家

基于流体工程仿真计算的水轮机设计

水轮发电机组的性能优越与否,主要取决于3个要素:机组的稳定性;运行的效率;空化性能的好坏。决定这3个因素的关键是机组内部的流态状况,若内部流体运动规律不理想,产生负压、叫流的地方较多,会让零件的气蚀破坏程度增加,机组的振动频率加大,使得检修的次数增加,缩短使用寿命。因此,在水轮机设计的前期工作中,能否准确地把搌内部流场状况,对确定机组过流部件的合理尺寸、工艺改进、材料的选用以及机组的运行稳定件等,具有指导件的意义。所以,产品设计前期,对水轮机的内部流场模拟仿真十分必要。鉴此,本文介绍了水轮机内部流畅模拟的具体流程,并对混流式机组的过流部件之一——导水机构进行数值模拟,以说明流体工

程仿真对于水轮机设计的重要件。

1 水轮机流场模拟流程

对水轮机内部流场的模拟,主要是指通过计算机技术,离散控制名片机方程的方式进行数值计算。最后,以图像显示的形式,描述内部流体的物理现象。其操作的具体步骤主要分为:建立水轮机过流部件的内部流场模型;对模型进行格划分;选择湍流模型;设置边界条件;计算结果显示。以下针对每一个环节进行说明:

1、)内部流场模型的构建。主要是根据机组运行时所处的某一特定工况下,它的过流部件所处于的理论状态(如小流量工况下,导叶的开度值、转轮的转速等、),通过不同的表征参数,建立内部流体的模型。

2、)格划分。格是流场模拟计算的载体,对建立必要的夹具则是5光10色好的模型划分计算格,是数值计算的最关键一步,也是工作量最大的一个步骤。具体对水轮机而言,过流部件人多是复杂的、非规则的自由曲面(如尾水管、叶片等),因此,在格的划分上,也存在一定的难度,为提高格生成的质量,保证计算精度,本文结合过往分析经验,采用数码相框六面体非结构化格作为划分方式。

3)湍流模型的选择。对于人多流体机械而言,其内部流体的流动方式皆为湍流状态,水轮机也是如此。因此在格划分完毕之后,需要选择湍流模型。传统的流体机械仿真,人多选用k-ε双方程模型进行计算,其结果也基本符合实际情况。然而,由于水轮机流道存在弯曲壁面(蜗壳、尾水管、转轮室等),若采用上述模型进行计算,容易出现失真现象,降低计算的精度。故本文选用k-ε双方程模型的修正方案,即RNG kε模型其数据的差异也很大,因为它有效避免了前者的弊端,对于弯曲壁面的计算,不会出现失真情况,能保证结果的准确性。

4、)边界条件的设置。即求解域的边界上所求解的变量和一阶导数的变化规律。水轮机的计算中,边界条件设置较为简单干冰机,基本边界条件主要包括:流动进口边界和流动出口边界。

5)计算结果显示。主要是迭代计算完毕之后,以云状图、坐标等方式显示出机组在某种工况下、整体或单个部位、断面的速度压力分布情况,了解容易产生负压,回流的部位,为后续设计、改良、优化提供理论参考依据。

2 导水机构的内部流场模拟

本文以某混流式机组的过流部件之一—导水机构为例,进行流场仿真计算。以机组最优工况为计算依据,其已知相关参数为:水头(H)、流量(Q)、导叶开度(α)、速度环量(τ)等。后续操作步骤为:

1)根据已知断而型线进行绘型,然后调整导叶开度至口,绘制出该工况下的流场三维模型,并对其整体划分非结构化六面体格,如图1所示。

仪表仪器

2)选取RNG k-ε模型为湍流计算模型,其控制方程为:

式中:ρ——流体密度;

u——速度矢量;

t——时间参数;

k——传热系数;

α——松弛因子;

Gk——湍流动能;

ε——耗散率。

3)设置边界条件。对于该模型而言,边界条件的生成主要为:①速度进口边界(即在进口边设置速度值Vj);②压力出口边界(在出口边设置压力出口值Pc)。然后,进行迭代计算,其速度分

由图2可以看出:水流速度从进水边一直到出水边,整体趋势是均匀增大的;水流的流动状况比较顺畅,无他势必迎来属于自己的1个新的时期明显脱流、漩涡的发生;速度分布沿圆周方向的对称性良好。由此说明,该导水机构的流态较好,满足机组运行的要求。因此,该导叶断面翼型尺寸的确定是合理的。

3 结论

本文阐述了流体工程仿真技术在水轮机设计中的现实作用。详细介绍了实现水轮机内部仿真模拟的基本流程。最后,对某混流式水轮机导水机构在最优工况点的条件下,进行了流场模型的构建以及流体数值模拟计算,良好的计算结果,验证了设计的合理性。然而,仿真计算只是一个在计算机上操作的模拟过程,无论多么精确地按照实际状况进行仿真,与实际试验结果相比,都存在一定偏差,未来随着计算机技术的日趋完善,计算的精度也将大幅度提高。

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