一、水轮机尾水管的多块网格生成与CFD分析(论文文献综述)
徐连奎[1](2018)在《水轮机内部流场湍流模型适用性探究及仿真分析》文中提出水轮机为水力发电的核心部件,其内部流场的流动状态直接影响着水轮机的效率及运行的安全、稳定性。本文选用挪威科技大学国家重点实验室的数据,以混流式水轮机F-99为研究对象,建立蜗壳及导水机构、转轮、尾水管各部件三维流域模型,并划分网格,使用计算机进行数值仿真计算研究。为探究湍流模型在水轮机内部流场计算中的适用性,选取三种典型工况,即小流量、最优及大流量工况,采用RNG k-?、Realizable k-?与k-ωSST三种湍流模型,稳态求解水轮机内部流场流动状况,得到尾水管处测量线上的速度分布及转轮扭矩值,与实验测试结果进行对比,分析湍流模型的精确度,为后续非稳态计算选用更为合适的湍流模型提供参考,以求提高计算的精确度。根据对湍流模型适用性的探究结果,小流量工况下选用Realizable k-?湍流模型,最优及大流量工况下选用k-ωSST湍流模型,对水轮机内部流场进行非稳态求解计算,分析各过流部件内部流场的流动状态,包括蜗壳及导水机构、轮转、尾水管内部速度场与涡结构的分布情况,将数值计算得到的监测点处压力值及压力脉动,与实验测试结果对比,进行误差分析,并推断压力脉动的产生,主要由于转轮转动产生的动静干涉所引起,为水轮机内部流场数值求解的精确度和机组的稳定运行方面提供参考。
郭克敏[2](2017)在《水轮机尾水管内部流场分析及优化设计》文中研究指明尾水管在水轮机的运行中起着回收能量提高效率的作用,在非最优工况下运行时,转轮出口水流有一定的旋转涡量,有时会产生尾水涡带,引起尾水管的振动,降低机组的运行稳定性。改变尾水管中水流的流动状态可以减轻振动、提高效率。尾水管的截面变化应符合一定的规律,尽量避免横截面积的剧烈增加或减小,这样才能使水流的压力、流速等均匀变化。本文以老挝某水电站的HLA858a-LJ-182型号水轮机为研究对象,以减小尾水管中的能量损失、提高机组效率为目的,通过调整尾水管的截面面积变化,使各个截面之间的面积变化曲线过渡更加平滑自然,从而来改变各个截面之间水流的速度,并运用数值模拟计算软件对优化修型前后的尾水管在额定流量工况、最优工况、大流量工况和小流量工况四种工况下进行定常模拟对比分析,最后还在最易产生涡带的小流量工况下进行非定常模拟分析,通过压力和速度云图及一些数值曲线来分析优化结果的作用。计算分析结果表明:本文采用的优化方法,在额定工况和最优工况下,尾水管整体性能有一定的提升;大流量工况下,水力性能有所下降;小流量工况下,整体流态变化不大。但是在常出现涡带的小流量工况下,优化后的尾水管对减小涡带振动有一定的作用。
刘小伟[3](2017)在《混流式水轮机全流道仿真研究与压力脉动分析》文中研究说明水力发电中,水轮机占据着水电站的枢纽位置,随着国家积极发展大型水电建设,混流式水轮机成为了应用最广泛的一种水轮机。以某水电站混流式水轮机为本文的仿真研究对象,通过对水轮机流场进行三维建模的方法,以计算机为实验平台,采用全流道仿真模拟计算方法对水轮机内部流动状况进行研究。首先介绍本文的研究背景与意义,水轮机内部流动的研究方法,且简要概述国内外混流式水轮机全流道仿真研究的研究现状;其次展开对CFD软件的介绍和计算中所用到的基本理论知识,着重讨论几种湍流的分析计算方法的优劣性;然后结合专业建模软件运用专业CAD软件Pro/Engineer对水轮机全流道的各个过流部件进行三维实体建模,运用专业网格划分软件ICEM对全流道网格进行划分,实现CAD/CFD技术的融合,蜗壳、导叶、转轮等均采用非结构体网格划分,尾水管流场部分采用结构体网格划分。最后采用选择Realizablek-ε模型作为本次仿真计算模型,针对水轮机的8个不同工况进行仿真数值计算,分析各个过流部件的计算结果,包括蜗壳、活动导叶、转轮、尾水管的速度场与压力场分布,并在此基础上进行非稳态模拟计算,最后得到了尾水管的压力脉动时域分布,分析其压力脉动特性,并推断产生压力脉动原因,找出机组稳定运行区间,为实际工程中的机组稳定性运行提供理论基础,并且为找出不同工况下运行与尾水管压力脉动强度的关系做了初步的探索。
乔文涛[4](2016)在《基于CFD的混流式水轮机内流场计算与分析》文中提出我国水力资源丰富,开发利用潜力大。水电资源一直是国家鼓励开发利用的资源之一。水轮机是水电站的核心部件,其中混流式水轮机的应用最为广泛。近几年,利用CFD技术研究和解决工程中实际流动问题的方法日益完善,基于CFD的数值模拟已成为研究水轮机水力性能的重要工具。因此,研究基于CFD的混流式水轮机内流场的计算方法具有重要意义。随着CFD理论和计算机技术的快速发展,一些商业CFD软件已被成功运用于水轮机内部流动特性分析。本文首先回顾了国内外关于水轮机内部流动数值模拟的研究进展,然后使用Fluent软件,针对某实际电站的混流式水轮机的全流道,在三种典型工况下进行了三维湍流数值计算和性能分析。主要工作和成果如下:1、利用Fluent的前处理器Gambit软件,按照水轮机的实际水力参数和过流部件的几何尺寸,建立了从蜗壳进口到尾水管出口的全流道三维几何模型。2、对网格及其生成方法进行概述,并用Gambit软件对计算域进行了网格划分。3、介绍了基于CFD技术对水轮机内流场进行数值模拟的基本理论和计算方法。并利用Fluent软件,针对该水轮机采用标准k-?湍流模型,用二阶迎风格式对控制方程进行离散,流场计算方法采用SIMPLE算法,对水轮机全流道在三种典型工况下分别进行了三维湍流数值计算。4、使用Tecplot软件对数值计算结果进行后处理,分别生成各过流部件在三种工况下的压力分布图、流线图等,借此研究水轮机内部流动规律,并对水轮机性能进行分析。
梁昌平[5](2014)在《基于CFD流场计算的尾水管改进》文中认为青海省铁吾水电站HL220-WJ-71水轮机组采用的是截面等径圆断面弯管式铸造尾水管,该尾水管中设有中隔板。加上隔板的目的是为了破坏涡带的形成,降低水力损失及减轻尾水管振动;但是由于隔板的存在,不仅增加了摩擦损失,水流撞击隔板后还使得隔板严重受损。因此,本文通过CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟技术,对铁吾电站等截面尾水管的隔板是否有存在的必要性进行验证,并将一般弯肘型尾水管与等截面尾水管进行性能对比。通过计算可以得出,等截面无隔板尾水管与等截面有隔板尾水管的性能比较如下:在小流量下,等截面无隔板尾水管内部流动非常紊乱,有明显的涡带,二次回流以及滞流现象严重;而加上隔板后流动状态得到了一定程度的改善,尽管水流撞击隔板会引起水力损失,但是整个水轮机组的效率还是得到了明显的提升。在最优工况以及大流量下,两种尾水管的流动状态大致相同,速度以及压力分布合理,流态较为稳定,所以隔板基本没有起到改善尾水管内流动状态的作用,反而增加了摩擦损失,因此在最优工况以及大流量下,增加隔板反而使得整个机组的效率有微小的下降趋势。对比分析弯肘型尾水管与等截面尾水管可以看出,无论在小开度、最优开度还是大开度下,机组使用弯肘型尾水管的效率都要高于机组使用等截面尾水管的效率,说明弯肘型尾水管内部流动状态更为合理,恢复性能更好。
王宏伟[6](2010)在《长短叶片混流式水轮机的数值模拟与性能分析》文中认为水轮机作为水电站的核心部件,对水电站的整体性能起着决定性的作用,水轮机技术的研究一直伴随着水电的开发在不断地发展。但是,国内外的不少水电站也因一些尚未解决的技术问题导致机组出现异常甚至过流部件的损坏,因此,还是存在着困扰水轮机安全高效稳定运行的一些技术难题亟待解决。另外,随着机组容量和尺寸的逐步增大,水轮机比转速不断提高,人们对于混流式水轮机的运行稳定性日益重视,这使得进行水轮机内部流动的模拟分析十分必要。总之,开展水轮机过流部件内部的定常及非定常流动分析对于深入了解水轮机振动的内在机理、改善水轮机的综合水力性能、提高水轮发电机组的运行稳定性具有十分重要的意义。近年来,随着制造水平的提高和抗磨蚀材料的应用,我国高水头混流式水轮机运用较多,但是高水头混流式常规水轮机的流道内部流速较高,易导致严重的空蚀磨损,且在非设计工况转轮进口产生的二次流及固定、旋转部件相互作用均能诱使机组产生强烈振动及压力脉动现象。长短叶片转轮能够有效的解决这些问题,由于长短叶片转轮具备较宽的高效率区、优良的稳定性和抗空蚀性能,得到了较普遍的认可。本研究以一个具体水电站的长短叶片转轮的水轮机为参考,建立了该水轮机的全流道几何模型,并应用CFD软件对其内部流动进行了数值模拟,通过计算结果对水轮机内部流动情况及性能进行了分析。本研究具体完成的工作内容如下:一、根据所选水电站的实际水力参数,对水轮机引水部件、导水机构、转轮和尾水管进行了三维几何模型。并将建好的水轮机的三维模型导入Gambit软件中,对过流部件依次进行网格划分;二、研究了利用Fluent软件对水轮机各主要部件的边界设定、参数选择、求解计算等一系列软件应用的关键步骤。将已经做好的网格文件导入软件后设置边界条件并进行计算;三、对求解收敛的结果进行后处理,得到了各个计算流体区域的压力等值线分布和速度矢量分布,分析流体流动状态、速度分布和压力变化;四、通过对比和分析水轮机内部流动特征,获取水轮机各过流部件的流动信息,在定量和定性两个方面评价水轮机的性能。
李黎[7](2010)在《污水处理厂尾水发电站水轮机全流场的CFD分析》文中认为水电是可再生的清洁能源,是中国能源结构的重要组成部分。近年来,我国经济快速发展,随着工业、农业的发展提速以及城市基础设施建设步伐的加快,社会电力需求紧张的矛盾开始凸现。同时随着水力资源的开发,可利用的高水头资源己经越来越少,所以低水头水电开发逐渐引起各方面的广泛关注。在这种情况下,我国第一个污水水处理厂尾水发电站于2009年9月在重庆正式发电运行。该项目综合考虑了社会经济发展的需求、能源的节约、水环境的保护与开发利用,符合国家有关节能减排、发展循环经济的相关政策。作为循环经济示范工程,为同行业开展循环经济研究提供参考,具有较大的借鉴意义。水轮机作为水电站的核心部件,对水电站的运行起着决定性的作用,水轮机技术的研究一直伴随着水电的开发在不断地发展。但是,国内外的不少水电站也因一些尚未解决的技术问题导致机组出现异常甚至过流部件的损坏,因此,还是存在着困扰水轮机安全高效稳定运行的一些技术难题筮待解决。另外,随着机组容量和尺寸的逐步增大,水轮机比转速不断提高,人们对于混流式水轮机的运行稳定性日益重视,这使得进行水轮机内部流场的模拟解析十分必要。总之,开展水轮机过流部件内部的定常及非定常流动分析对于深入了解水轮机振动的内在机理、改善水轮机的综合水力性能、提高水轮发电机组的运行稳定性具有十分重要的意义。本文以该污水处理厂尾水发电站的水轮机为参考,建立了该水轮机的全流道几何模型,并应用CFD软件对其内部流动进行了数值模拟,通过计算结果对水轮机内部流动情况及性能进行了分析。本研究具体完成的工作内容如下:一、根据所选水电站的实际水力参数,用Unigraphics软件建立了该电站的蜗壳、导叶、尾水管等水轮机过流部件的三维几何模型,并将建好的水轮机的三维模型导入gambit软件中,对过流部件进行网格划分。二、研究了利用Fluent软件对水轮机各主要部件的边界设定、参数选择、求解计算等一系列软件应用的关键步骤。将已经做好的网格文件导入软件后设置边界条件并进行计算。三、采用数值模拟方法分析该混流式水轮机在清水介质中分别在大流量、最优工况、小流量工况下全流道三维定常湍流动,建立了基于CFD分析的混流式水轮机性能预测方法。四、对求解收敛的结果进行后处理,得到了各个计算流体区域的速度矢量分布、压力等值线分布、湍流强度等值线分布,分析流体流动状态、速度分布和压力变化。通过对比和分析水轮机内部流动特征,获取水轮机各过流部件的流动信息,在定量和定性两个方面评价水轮机的性能。
张海库[8](2009)在《含沙河流中水轮机的性能预测》文中研究指明近年来,随着计算流体力学和计算机技术的发展,一些三维粘性计算流体动力学软件已成功地应于水轮机内部的流动特性分析。现代水轮机的设计向着高参数、高性能和高可靠性方向发展,显然一个稳定高效的流场是确保水轮机具有高性能和使其达到高可靠性的重要保证。而在含沙河流中,泥沙对水轮机转轮叶片的磨蚀是影响机组稳定运行的一个重要因素。在含沙水流中沙粒对各个过流部件的磨蚀和其中的流态有密切关系。由于两相流工况下水轮机过流部件的设计理论不是十分完善,在实际工程设计中多数的设计是建立在经验基础之上,利用清水设计理论并加以修正来设计,以至于设计出的水轮机在实际含沙河流上运行时性能得不到保证。为了研究水轮机过流部件内部两相流动的新方法,本文把过流部件整体联系起来考虑,基于N-S方程,对其内部流动进行了数值计算,对输送清水介质时采用RNG k-ε湍流模型,对输送含有固体颗粒的含沙两相介质时采用k-ε-Ap湍流模型进行计算。得到了一些结论并提出了一些建议,可作为水轮机优化设计的参考和依据。该研究主要完成如下工作:1、根据一具体电站的水力设计参数,用Unigraphics软件建立了该电站的蜗壳、导叶、尾水管等水轮机过流部件的三维几何模型,并将建好的水轮机的三维模型导入gambit软件中,对过流部件进行网格划分。2、采用数值模拟方法分析了某一混流式水轮机在清水介质中分别在大流量、最优工况、小流量工况下全流道三维定常湍流动,建立了基于CFD分析的混流式水轮机性能预测方法,捕捉到了水轮机各过流部件内及动静部件间的流动细节,从而定量和定性两个方面评价水轮机的性能。3、利用固液两相流理论和FLUENT软件中的Eulerian模型,针对该电站水轮机在含沙河流状态下,分别模拟了颗粒体积浓度和直径一定时,两相介质在大流量工况、最优工况和小流量工况下的流动状况并和输送清水时的三种工况进行了对比,分析单相和两相时的流动情况的区别;模拟了粒径直径一定,颗粒体积浓度不同在两相介质时的流动状况,并分析不同颗粒体积浓度的流动情况的区别;模拟了流量和颗粒体积浓度一定,不同粒径直径在两相介质时的流动状况,并分析不同颗粒直径的流动情况的区别。4、通过对FLUENT软件的使用和分析,找出模拟计算的不足之处,并进行了相应的发展展望。
张双全[9](2008)在《大型混流式水轮机水力稳定性研究》文中研究说明随着水电机组单机容量的提高,机组尺寸的逐步增大,比转速的不断提高,相对刚度的减弱,人们对于大型混流式水轮机的运行稳定性日益重视,同时,随着技术的高速发展,机组运行的自动化程度越来越高,无人值班、少人值守,远程控制的水电厂日益增多,对机组运行稳定性的要求亦日趋严格。另一方面,国内外许多大型混流式水轮发电机组相继出现振动问题,不仅影响了正常的生产运行,有的还危及到机组的安全,因此,水力稳定性已经引起电力及制造行业的普遍关注,也给行业内的专家学者提出了新的研究课题,本文的研究就是基于这样的背景下进行的。大型混流式水轮机水力稳定性有关的原因比较复杂,在电站的表现形式也多种多样,如尾水管低频压力脉动、卡门涡、叶道涡等,在这些水力原因中,尾水管涡带又是机组振动最主要的原因,其危害性也最大。而对水力稳定性的研究方法主要有模型试验研究、真机试验研究、CFD数值解析这三种。本文针对东江水电厂机组出现的振动问题,采用以上三种方法相结合的手段,对机组振动的原因进行了综合研究。水轮机模型试验是研究真机水力稳定性的重要手段。尽管现在已经具备对水轮机进行较准确的数值模拟及性能预测的手段及仿真技术,但是最终仍需进行模型试验来确定模型转轮的能量特性、汽蚀特性以及水力稳定性等。对于已运行的机组,通过模型试验可以模拟电厂的运行工况以研究真机运行的各种特性。通过对电厂的模型机组进行多方面试验研究的结果表明,转轮的能量特性较差;在小开度下,模型机组尾水管内存在较大的低频压力脉动;不同形状的泄水锥对模型机组尾水管的低频压力脉动有较大的影响;针对具体情况,采用不同的补气方法可减轻机组的振动。真机试验是研究真机水力稳定性的直接手段,模型试验固然重要,但也有其局限性,如真机与模型几何相似的假定条件就是相对的,加上水轮机过流部件内的流动极为复杂,各电站水轮机结构的设计也差别很大,由水轮机模型试验的振动特性很难预估真机的运行稳定性,使水轮机振动的真机试验研究为国内外专家所重视。通过大量的研究表明,水轮机振动有其共性,也有其个性。可见,通过模型试验并不能全面了解真机的所有性能,尤其是和机组振动密切相关的动态特性,因此,虽然相比模型试验来说,真机试验受到许多实际条件的限制,但是在研究具体电站的具体问题,特别是要了解机组的制造质量、安装质量等模型上没有的信息对机组运行稳定性的影响时,真机试验必不可少。本论文对电厂的真机做了多方面的试验研究,包括过流部件的实测;不同水头下的变负荷、变励磁试验研究;机组振动的频率特性分析;补气对真机稳定性的影响以及机组振动与大坝振动的之间的关系分析。试验的结果表明,东江水电厂机组的制造及安装质量存在较大的缺陷;机组在每个水头下均存在两个振动工况区,且随着水头的升高,振动工况区有向小出力偏移的趋势;在部分负荷时,尾水管中产生偏心涡,引起尾水管低频压力脉动;采用合适的补气方法及补气量,对于减轻东江水电厂机组的振动是有效的。与模型试验和真机试验相比,CFD数值解析在成本与周期、所获得的信息量等方面有着巨大的优势,因此,这一方法的应用也越来越普遍、深入,也使得人们对于大型混流式水轮机过流部件中主流内特性的了解日益加深。本文通过“部分耦合”的方法对真机在不同运行工况下的稳定场进行了数值解析,并全面的分析了各过流部件内的流动特性以及其能量特性。仅仅对机组的过流部件进行稳定场的CFD数值分析还不足以解决所有与水轮机水力稳定性有关的问题,因此在本论文的最后,采用雷诺应力湍流模型对真机尾水管在不同运行工况下进行了非稳定场的CFD数值解析,分析涡带的运动规律及其产生的低频压力脉动特性,并与真机的试验结果进行了比较,结果比较吻合。
肖玉红[10](2008)在《混流式水轮机内水流的数值模拟及其CFD软件应用的研究》文中研究说明水力发电是国民经济发展中主要的能源来源之一,水电站的核心部件是水轮机,水轮机的工作状态对水电站的整体性能起着决定性的作用。一直以来随着水电产业的不断发展,水轮机技术的研究也在不断进步。追求安全、高效、稳定的运行工况仍是水轮机过流部件研究的重要技术难题之一。计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)是近年来发展起来的流动模拟技术,特别是CFD模型软件系统的出现为水轮机内部湍流流动的数学模拟提供了经济、快捷和灵活的研究手段。合理、有效的应用CFD模型软件系统对水轮机全流道的计算模拟,成为水轮机流动模型研究发展的新方向。本文对CFD原理进行了系统的、较详细的介绍。讨论了? -?湍流模型的各种形式,比较选择了水轮机内水流运动模型,评述了CFD软件的建模方法。建立了二维水轮机水流运动模型,通过计算结果对水轮机内部流动及特性进行了分析。论文具体完成的工作内容如下:一、根据一具体水电站的实际水力参数,对水轮机引水部件、导水机构、转轮叶片和水轮机整体结构建立了二维分体和联体几何模型;二、研究了利用FLUENT软件对水轮机各主要部件的网格划分、边界设定、参数选择、求解计算等一系列软件应用的关键步骤;三、对求解收敛的结果进行后处理,得到了各个计算流体区域的速度矢量分布、压力等值线分布、湍流强度等值线分布,分析各特征点流体流动状态和静、动压数值变化;四、分析了最优工况下混流式水轮机内部流动特征,获取水轮机各过流部件的流动信息,在定量和定性两个方面评价水轮机的性能。
二、水轮机尾水管的多块网格生成与CFD分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水轮机尾水管的多块网格生成与CFD分析(论文提纲范文)
(1)水轮机内部流场湍流模型适用性探究及仿真分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 研究的主要内容 |
第二章 计算流体力学概述及CFD软件介绍 |
2.1 计算流体力学概述 |
2.2 流体计算控制方程 |
2.2.1 动量方程 |
2.2.2 连续性方程 |
2.2.3 能量方程 |
2.3 湍流模型 |
2.3.1 RNGk-?模型 |
2.3.2 Realizablek-?模型 |
2.3.3 k-ωSST模型 |
2.4 CFD软件介绍 |
第三章 水轮机模型建立及网格划分 |
3.1 几何建模 |
3.1.1 几何建模软件介绍 |
3.1.2 水轮机几何建模 |
3.2 网格分类 |
3.3 水轮机网格的划分 |
3.3.1 蜗壳及导水机构流域网格划分 |
3.3.2 转轮流域网格划分 |
3.3.3 尾水管流域网格划分 |
第四章 水轮机内部流场数值计算 |
4.1 计算工况 |
4.2 数值计算设定 |
4.2.1 稳态与非稳态数值计算 |
4.2.2 动静交换面处理 |
4.3 监测位置的设定 |
第五章 水轮机数值计算结果及分析 |
5.1 湍流模型适用性探究 |
5.1.1 测量线上速度分析 |
5.1.2 扭矩分析 |
5.2 水轮机内部流场仿真计算分析 |
5.2.1 蜗壳及导水机构流域分析 |
5.2.2 转轮流域分析 |
5.2.3 尾水管流域分析 |
5.3 数据分析 |
5.3.1 压力误差分析 |
5.3.2 压力脉动分析 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(2)水轮机尾水管内部流场分析及优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 水轮机尾水管研究现状与进展 |
1.2.1 水轮机尾水管内部流体流动特征 |
1.2.2 水轮机尾水管研究方法 |
1.2.3 水轮机尾水管内部流场研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 基于计算流体力学的数值模拟分析方法 |
2.1 计算流体力学概述 |
2.2 流体流动的控制方程及离散方法 |
2.2.1 流体流动的控制方程 |
2.2.2 控制方程的离散 |
2.3 湍流模型 |
2.4 ANSYS CFD软件介绍 |
2.4.1 CFD简介 |
2.4.2 CFD的工作步骤 |
第三章 尾水管建模及网格划分 |
3.1 尾水管的建模 |
3.1.1 UG软件简介 |
3.1.2 尾水管几何模型的建立 |
3.2 尾水管的网格划分 |
3.2.1 ICEM CFD简介 |
3.2.2 网格划分的原则 |
3.2.3 网格类型 |
3.2.4 尾水管的网格划分 |
3.3 尾水管优化研究 |
第四章 尾水管内部流场分析 |
4.1 尾水管优化前后定常流动分析 |
4.1.1 额定工况对比分析 |
4.1.2 最优工况对比分析 |
4.1.3 大流量工况对比分析 |
4.1.4 小流量工况对比分析 |
4.2 尾水管优化前后非定常流动分析 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(3)混流式水轮机全流道仿真研究与压力脉动分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 研究现状与进展 |
1.2.1 水轮机内部流动状态研究现状 |
1.2.2 水轮机全流道仿真模拟研究现状 |
1.3 研究的主要内容 |
第二章 计算流体力学理论与相关物理模型 |
2.1 计算流体力学原理 |
2.2 流体计算控制方程 |
2.2.1 基本控制方程 |
2.2.2 方程离散化处理 |
2.2.3 解析计算 |
2.3 湍流模型 |
2.3.1 直接数值模拟 |
2.3.2 统计平均法 |
2.3.3 雷诺平均法 |
2.3.4 大涡模拟法 |
第三章 水轮机全流道几何模型建立与网格划分 |
3.1 三维几何模型的建立 |
3.1.1 蜗壳与固定导叶 |
3.1.2 活动导叶 |
3.1.3 转轮 |
3.1.4 尾水管 |
3.2 网格与网格划分 |
3.2.1 网格划分软件的概述 |
3.2.2 网格类型概述 |
3.3 水轮机网格的划分 |
3.3.1 蜗壳与固定导叶网格划分 |
3.3.2 活动导叶网格划分 |
3.3.3 转轮网格划分 |
3.3.4 尾水管网格划分 |
第四章 全流道仿真数值计算 |
4.1 数值计算工况 |
4.2 全流道稳态数值计算 |
4.2.1 湍流模型 |
4.2.2 边界条件 |
4.2.3 求解方法 |
4.3 转轮动静干涉处理 |
4.4 全流道非稳态数值计算 |
第五章 全流道仿真与压力脉动分析 |
5.1 水轮机内部流场仿真计算分析 |
5.1.1 蜗壳导叶数值计算分析 |
5.1.2 转轮内部数值计算分析 |
5.1.3 尾水管内部数值计算分析 |
5.2 尾水管压力脉动分析 |
5.2.1 尾水管压力脉动时域分析 |
5.2.2 尾水管压力脉动频域分析 |
5.2.3 机组稳定运行区间分析 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(4)基于CFD的混流式水轮机内流场计算与分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国外研究现状 |
1.3 国内研究现状 |
1.4 本文主要内容 |
2 混流式水轮机几何模型的建立及计算域网格的生成 |
2.1 混流式水轮机全流道几何模型的建立 |
2.1.1 引言 |
2.1.2 蜗壳的三维建模 |
2.1.3 座环和导叶的三维建模 |
2.1.4 转轮的三维建模 |
2.1.5 尾水管的三维建模 |
2.1.6 混流式水轮机整体三维模型的建立 |
2.2 混流式水轮机全流道计算域网格的生成 |
2.2.1 网格概述 |
2.2.2 网格类型 |
2.2.3 Gambit网格划分概述 |
2.2.4 计算域网格的生成 |
2.3 本章小结 |
3 混流式水轮机三维湍流数值计算 |
3.1 流体动力学控制方程 |
3.2 湍流模型 |
3.3 转轮动静干涉的处理 |
3.4 边界条件 |
3.5 控制方程的离散 |
3.6 流场计算方法 |
3.7 FLUENT中其它参数的设置 |
3.8 本章小结 |
4 混流式水轮机三维流场计算结果及分析 |
4.1 引言 |
4.2 蜗壳内流场计算结果及分析 |
4.3 座环和活动导叶处流场计算结果及分析 |
4.4 转轮内流场计算结果及分析 |
4.5 尾水管内流场计算结果及分析 |
4.6 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
参考文献 |
(5)基于CFD流场计算的尾水管改进(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题意义及国内外研究现状综述 |
1.1.1 课题意义 |
1.1.2 混流卧式机组尾水管研究的必要性 |
1.1.3 尾水管内部流动研究现状 |
1.1.4 尾水管研究现状 |
1.2 课题的主要研究内容 |
1.3 拟解决的关键性问题 |
1.4 可行性分析 |
第2章 基于数值模拟的尾水管改型试验 |
2.1 尾水管改造的软件平台 |
2.1.1 FLUENT-流场计算分析软件 |
2.1.2 ICEM-CFD网格划分软件 |
2.2 混流式水轮机数值模拟的控制方程以及离散方法 |
2.2.1 水轮机内部流动的基本方程 |
2.3 基于有限体积法的控制方程的离散 |
2.3.1 常用的离散方法 |
2.4 流场数值计算算法 |
2.4.1 SIMPLE算法 |
2.4.2 SIMPLER算法 |
2.4.3 SIMPLEC算法 |
2.5 湍流模型 |
2.5.1 标准k-ε模型 |
2.5.2 RNG k-ε模型 |
2.5.3 Realizable k-ε模型 |
2.6 水轮机全流道三维数值模拟的边界条件 |
2.6.1 入口边界条件 |
2.6.2 出口边界条件 |
2.6.3 压力边界条件 |
2.6.4 固壁边界条件 |
2.6.5 耦合面条件 |
2.7 本章小结 |
第3章 几何建模和网格划分 |
3.1 pro/e软件的简介 |
3.2 混流式水轮机各过流部件的几何模型的建立 |
3.2.1 蜗壳几何模型的建立 |
3.2.2 导叶几何模型的建立 |
3.2.3 转轮几何模型的建立 |
3.2.4 尾水管几何模型的建立 |
3.3 网格划分 |
3.3.1 网格划分原则 |
3.3.1.1 网格数量 |
3.3.1.2 网格疏密 |
3.3.1.3 单元阶次 |
3.3.1.4 网格质量 |
3.3.2 结构化网格和非结构化网格 |
3.3.2.1 非结构化网格 |
3.3.2.2 结构化网格 |
3.3.3 网格划分过程 |
第4章 尾水管改型前后的内部流动计算及结果分析 |
4.1 等截面无隔板尾水管与等截面有隔板尾水管计算结果对比分析 |
4.2 等截面无隔板尾水管与弯肘型尾水管模拟结果对比分析 |
4.3 本章小结 |
结论与展望 |
一、结论 |
二、不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(6)长短叶片混流式水轮机的数值模拟与性能分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题研究的背景、目的及意义 |
1.2.1 课题研究的背景 |
1.2.2 课题研究的目的和意义 |
1.3 混流式水轮机国内外研究现状及特点 |
1.3.1 混流式水轮机国内外研究现状 |
1.3.2 水轮机内部流动的研究现状 |
1.3.3 长短叶片混流式水轮机研究的特点 |
1.4 本课题的主要研究内容 |
2 水轮机内部流动研究及其计算方法 |
2.1 水轮机内部流动计算简介 |
2.2 水轮机内部流体运动的基本控制方程 |
2.2.1 连续性方程 |
2.2.2 动量守恒方程 |
2.2.3 控制方程的通用形式 |
2.3 水轮机湍流计算方法 |
2.3.1 湍流的基本方程 |
2.3.2 三维湍流模型 |
2.4 计算流体动力学软件(CFD)的介绍 |
2.4.1 CFD 的特点 |
2.4.2 CFD 的优势 |
2.4.3 CFD 的工作步骤 |
2.4.4 CFD 的研究进展 |
2.4.5 CFD 通用软件介绍 |
3 水轮机全流道几何建模及网格划分 |
3.1 引言 |
3.2 水轮机的基本设计参数 |
3.3 实体造型的方法 |
3.4 三维几何建模的原理 |
3.5 过流部件的建模 |
3.5.1 建模工具Unigraphics 软件概述 |
3.5.2 蜗壳的几何数字化建模 |
3.5.3 导叶的几何数字化建模 |
3.5.4 转轮的几何数字化建模 |
3.5.5 尾水管的几何数字化建模 |
3.5.6 过流部件整体模型的建立 |
3.6 网格划分 |
3.6.1 网格生成软件Gambit 概述 |
3.6.2 网格的类型及其特点 |
3.6.3 网格划分的几个基本原则 |
3.6.4 网格质量分析 |
3.6.5 网格质量控制技术 |
3.6.6 水轮机全流道的网格划分 |
4 内部流动的数值模拟及性能分析 |
4.1 引言 |
4.2 CFD 的求解过程 |
4.3 Fluent 软件简介 |
4.4 数值计算方法 |
4.4.1 数值离散方法 |
4.4.2 流场的求解方法 |
4.5 动静过流部件流动耦合方法 |
4.5.1 多参考系MRF 方法 |
4.5.2 混合平面法 |
4.5.3 滑移面法 |
4.6 边界条件 |
4.7 数值计算的收敛判据 |
4.8 水轮机全流道数值模拟与性能预测 |
4.8.1 蜗壳内部流动计算结果及分析 |
4.8.2 导水机构内部流动计算结果及分析 |
4.8.3 转轮内部流动计算结果及分析 |
4.8.4 尾水管内部流动计算结果及分析 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(7)污水处理厂尾水发电站水轮机全流场的CFD分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题的来源 |
1.2 课题研究的背景、目的及意义 |
1.2.1 课题研究的背景 |
1.2.2 课题研究的目的及意义 |
1.3 低水头水轮机机组开发的国内外现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
2 水轮机内部流动的数学模型及其CFD 理论 |
2.1 引言 |
2.2 计算流体动力学(CFD 技术)概述 |
2.2.1 CFD 技术基本原理 |
2.2.2 CFD 技术求解过程 |
2.2.3 Fluent 软件介绍 |
2.3 流体动力学控制方程 |
2.3.1 质量守恒方程 |
2.3.2 动量守恒方程 |
2.3.3 能量守恒方程 |
2.4 三维湍流模型 |
2.4.1 湍流理论及其数学描述 |
2.4.2 湍流模型 |
2.5 基于有限体积法的控制方程的离散 |
2.5.1 常用的离散化方法 |
2.5.2 常用的离散格式 |
3 水轮机全流道三维几何建模 |
3.1 引言 |
3.2 常用CFD 前处理几何建模软件介绍 |
3.2.1 Pro/ENGINEER |
3.2.2 AUTO CAD |
3.2.3 Unigraphics NX |
3.3 水轮机的基本设计参数 |
3.4 三维实体建模的方法及其原理 |
3.5 水轮机过流部件的三维数字化建模 |
3.5.1 水轮机蜗壳的建模 |
3.5.2 水轮机导叶的建模 |
3.5.3 水轮机转轮的建模 |
3.5.4 水轮机尾水管建模 |
3.5.5 过流部件整体建模 |
4 水轮机过流部件网格的生成 |
4.1 引言 |
4.2 网格类型及特点 |
4.2.1 结构化网格 |
4.2.2 非结构化网格 |
4.2.3 混合网格 |
4.3 网格单元与网格区域 |
4.3.1 网格单元分类 |
4.3.2 网格区域分类 |
4.4 网格生成原则及其生成过程 |
4.4.1 网格生成原则 |
4.4.2 网格生成过程 |
4.5 生成网格的专业软件 |
4.5.1 常用的网格生成软件 |
4.5.2 专业网格生成软件GAMBIT |
4.6 网格质量标准及控制 |
4.7 水轮机过流部件全流道网格生成 |
5 水轮机全流道数值模拟 |
5.1 引言 |
5.2 计算工况点的选取 |
5.3 边界条件 |
5.4 流场数值计算方法 |
5.5 SIMPLE 算法概述 |
5.6 数值计算收敛的判断 |
5.7 水轮机过流部件全流道三维数值模拟 |
5.7.1 混流式水轮机蜗壳流场数值模拟及分析 |
5.7.2 混流式水轮机导水机构流场数值模拟及分析 |
5.7.3 混流式水轮机转轮数值模拟及分析 |
5.7.4 混流式水轮机尾水管流场数值模拟及分析 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)含沙河流中水轮机的性能预测(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题的来源及名称 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题名称 |
1.2 课题研究的背景、目的及意义 |
1.2.1 课题研究的背景 |
1.2.2 课题的研究目的意义 |
1.3 水轮机泥沙磨损问题国内外研究现状及特点 |
1.3.1 水轮机泥沙磨损问题国内外研究现状 |
1.3.2 水轮机流动特性研究的特点 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第二章 水轮机过流部件几何模型和网格生成 |
2.1 引言 |
2.2 水轮机的基本技术参数 |
2.3 实体造型的方法 |
2.4 三维建模的原理 |
2.5 过流部件的建模 |
2.5.1 建模工具Unigraphics软件概述 |
2.5.2 蜗壳的几何数字化建模 |
2.5.3 导叶的几何数字化建模 |
2.5.4 转轮的几何数字化建模 |
2.5.5 尾水管的几何数字化建模 |
2.5.6 过流部件整体模型的建立 |
2.6 网格划分 |
2.6.1 网格生成软件Gambit概述 |
2.6.2 网格的类型及其特点 |
2.6.3 网格划分的几个基本原则 |
2.6.4 网格质量分析 |
2.6.5 网格质量控制技术 |
2.6.6 水轮机全流道的网格划分 |
第三章 清水中水轮机全流道三维流场数值模拟 |
3.1 引言 |
3.2 CFD的求解过程 |
3.3 Fluent软件简介 |
3.4 流动控制方程和紊流模型 |
3.4.1 流动控制方程 |
3.4.2 紊流模型 |
3.5 数值计算方法 |
3.5.1 数值离散方法 |
3.5.2 流场的求解方法 |
3.6 动静过流部件流动耦合方法 |
3.6.1 多参考系MRF方法 |
3.6.2 混合平面法 |
3.6.3 滑移面法 |
3.7 边界条件 |
3.8 数值计算的收敛判据 |
3.9 原型水轮机在清水中全流道数值模拟与性能预测 |
3.9.1 蜗壳和导叶流场数值计算及分析 |
3.9.2 转轮内部流场数值计算及分析 |
3.9.3 尾水管内部流场数值计算及分析 |
3.9.4 全流道流场数值计算及分析 |
第四章 含沙水中水轮机全流道三维流场数值模拟 |
4.1 引言 |
4.2 泥沙磨损机理 |
4.3 两相流模型简介 |
4.4 固液两相流动基本方程 |
4.5 原型水轮机在含沙水中全流道数值模拟与性能预测 |
4.5.1 体积浓度和颗粒直径一定不同流量下流场数值计算及分析 |
4.5.2 颗粒直径和流量一定不同体积浓度下流场数值计算及分析 |
4.5.3 体积浓度和流量一定不同颗粒直径下流场数值计算及分析 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 存在问题 |
5.3 展望 |
参考文献 |
作者硕士期间发表的论文 |
致谢 |
(9)大型混流式水轮机水力稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 序论 |
1.1 论文的背景、目的和意义 |
1.2 东江水电厂历年来运行中出现的问题 |
1.3 本研究的主要工作和特点 |
2 大型混流式水轮机水力稳定性的研究方法 |
2.1 概述 |
2.2 模型试验研究方法 |
2.3 真机试验研究方法 |
2.4 CFD 数值模拟研究 |
2.5 本章小结 |
3 混流式水轮机水力稳定性的模型试验研究 |
3.1 概述 |
3.2 HL160 转轮模型的能量及汽蚀特性 |
3.3 东江水电厂使用HL160 转轮存在的问题 |
3.4 HL160 模型机组水压力脉动试验 |
3.5 尾水管内流特性的试验研究 |
3.6 不同形状的泄水锥对模型机组能量特性影响的试验研究 |
3.7 不同形状的泄水锥对模型尾水管压力脉动特性的影响 |
3.8 补气对尾水管水压力脉动影响的试验研究 |
3.9 模型稳定性试验研究小结 |
4 混流式水轮机水力稳定性的真机试验研究 |
4.1 概述 |
4.2 真机主要过流部件的形状偏差 |
4.3 真机的振动试验研究 |
4.4 机组振动的频率特性分析 |
4.5 补气对真机稳定性影响的研究 |
4.6 水轮机组运行稳定性对大坝的影响 |
4.7 真机稳定性试验研究小节 |
5 混流式水轮机过流部件稳定场的CFD 分析 |
5.1 概述 |
5.2 解析策略及解析域 |
5.3 解析工况点及边界条件 |
5.4 蜗壳及固定导叶内部流动分析 |
5.5 环列叶栅流道内的流动分析 |
5.6 转轮流道内的相对流动状态 |
5.7 尾水管稳定场流态分析 |
5.8 本章小结 |
6 混流式水轮机尾水管非定常流动的CFD 分析 |
6.1 概述 |
6.2 尾水管压力脉动的形成机理及其特性 |
6.3 尾水管涡带的CFD 数值解析 |
6.4 不同工况下尾水管的压力脉动特性 |
6.5 本章小节 |
7 全文总结及展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 1 攻读博士学位期间作者发表的论文 |
附录 2 攻读博士学位期间参加的项目 |
(10)混流式水轮机内水流的数值模拟及其CFD软件应用的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 水轮机内水流的数值模拟的概述 |
1.2 水轮机内水流的数值模拟研究目的和意义 |
1.3 国内外发展状况及研究现状 |
1.4 本论文的主要研究内容及技术路线 |
第二章 水轮机内水流数学模型及CFD 基本理论 |
2.1 流体运动的基本方程 |
2.2 湍流模型 |
2.3 CFD 软件简介及本文运用的CFD 软件FLUENT 介绍 |
第三章 水轮机几何模型的建立 |
3.1 常用CFD 软件的前处理几何建模软件 |
3.2 混流式模型水轮机的基本技术参数 |
3.3 水轮机各过流部件几何模型构建 |
第四章 计算网格的理论和混流式水轮机网格的生成 |
4.1 网格类型 |
4.2 网格单元及网格区域的分类 |
4.3 网格类型对求解精度的影响 |
4.4 生成网格的过程 |
4.5 生成非结构网格的常用方法 |
4.6 网格生成的专用软件 |
4.7 GAMBIT 网格划分技术 |
4.8 混流式水轮机格过流部件网格生成 |
4.9 网格检查的质量标准 |
第五章 混流式水轮机内部流动计算及性能分析 |
5.1 水轮机转轮中计算工况点的选取 |
5.2 水轮机各过流部件边界条件和流场的CFD 模拟计算 |
5.3 结果综合分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要研究成果 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
四、水轮机尾水管的多块网格生成与CFD分析(论文参考文献)
- [1]水轮机内部流场湍流模型适用性探究及仿真分析[D]. 徐连奎. 昆明理工大学, 2018(01)
- [2]水轮机尾水管内部流场分析及优化设计[D]. 郭克敏. 昆明理工大学, 2017(01)
- [3]混流式水轮机全流道仿真研究与压力脉动分析[D]. 刘小伟. 昆明理工大学, 2017(01)
- [4]基于CFD的混流式水轮机内流场计算与分析[D]. 乔文涛. 华北水利水电大学, 2016(05)
- [5]基于CFD流场计算的尾水管改进[D]. 梁昌平. 兰州理工大学, 2014(09)
- [6]长短叶片混流式水轮机的数值模拟与性能分析[D]. 王宏伟. 西华大学, 2010(04)
- [7]污水处理厂尾水发电站水轮机全流场的CFD分析[D]. 李黎. 西华大学, 2010(04)
- [8]含沙河流中水轮机的性能预测[D]. 张海库. 西华大学, 2009(02)
- [9]大型混流式水轮机水力稳定性研究[D]. 张双全. 华中科技大学, 2008(12)
- [10]混流式水轮机内水流的数值模拟及其CFD软件应用的研究[D]. 肖玉红. 天津大学, 2008(08)