【摘 要】
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与其他能源相比,水力发电具有开发技术成熟,对环境冲击小,综合效益大等优势。世界各国都在积极加大对水力发电的投入力度。然而,我国河流的突出特点就是水流中带有大量的沙粒
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与其他能源相比,水力发电具有开发技术成熟,对环境冲击小,综合效益大等优势。世界各国都在积极加大对水力发电的投入力度。然而,我国河流的突出特点就是水流中带有大量的沙粒。在其流域上运行的电站水轮机容易遭受泥沙的磨损破坏,从而改变其过流表面的形状。由此引起效率降低,机组运行振动加剧,机组检修频繁,大修期延长等一系列间接后果。水轮机内部沙水流动的研究是泥沙磨损研究的基础。因此,开展固液两相流条件下水轮机内部沙水流动的研究具有重要的意义。实践证明,对于在高水头条件下运行的混流式水轮机,在转轮中加入短叶片可以使泥沙磨损情况有所减轻。但对短叶片的具体功能还需要深入研究。本文以某一低比转速混流式水轮机为例,借助数值模拟软件CFX研究含沙水条件下常规转轮和长短叶片转轮在不同运行工况下,水轮机过流部件的压力和泥沙分布情况。通过比较能够得出,转轮中加入短叶片后有助于减轻水轮机泥沙磨损。研究的主要内容如下:1.根据水轮机的参数,借助UG软件,对水轮机的过流部件建模,并把建好的模型用Parasolid格式导出。然后在ICEM中对实体划分网格;2.将画好的网格文件导入到ANSYS CFX-Pre中进行物理定义和条件设置并借助软件CFX-Solver进行数值计算。得出当颗粒直径和体积浓度一定时,流量不同的情况下转轮在有无短叶片时各过流部件内流场流动情况;3.在CFX-Post中,对计算结果进行处理,得出它们的压力分布,泥沙分布情况,分析流体的流动状态;4.对比模拟结果借助理论知识,定性分析短叶片对在含沙水条件下运行的水轮机的性能影响。
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