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188宝金博页面版: 基于CFD技术的水轮机性能预估

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文档格式:PDF | 页数:3 | 浏览次数:78 | 上传日期:2013-10-13 16:22:19 | 文档星级:
第 !" 卷增刊! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!##" 年 $!!月基金项目 : 国家自 然科学基金资助项目 (%#&’(#"")作者简介: 覃延春 ($(’(—),男 (壮族),广西柳江人,硕士,西安理工大学,主要从事流体机械研究)基于 *+, 技术的水轮机性能预估覃延春,罗兴,郑小波(西安理工大学水利水电学院,陕西 西安’$##"-)摘要: *+, ( 计算流体力学)作为一门 不断发展和成熟的学科已在航空、 能源、 水利等相关领域得到广泛应用 ) 介绍了 *+, 技术及其应用 , 通过对水轮机内 部流场进行 *+, 分析, 可以提供各流动部件损失计算的数据进而计算出 水轮机的效率 ) 总结了 较精确的水轮机各部件水力损失计算公式, 指出了 现有的水轮机性能预估方法存在的难点和问题, 提出 了 一些新的见解)关键词: 水轮机; 性能预估; 损失计算; *+,中图分类号: ./’&")$文献标识码: 0文章编号: $##1!’1"’ (!##")#’!##!$!#&目前我国水电事业迅速发展, 水电在电力行业中的比重逐年增加, 除在建的长江三峡水电站外,在建和拟建的还有龙滩、小湾、向家坝、溪洛渡、水布垭和白鹤滩等一大批大型或超大型电站) 水轮机是水电站能量转换的主要部件, 其性能直接影响到电站的效益) 研究一种新的水轮机需要进行多次模型试验和反复修改设计才能得到满意的结果, 这样往往导致研究周期长,研究费用多,远远不能满足我国水电事业快速发展的要求, 为了更快更省地研究出新型水轮机,开展水轮机性能预估方面的研究工作是十分必要的)!*+, 技术及应用!"!*+, 技术简介计算流体力学 ( *23456768297: +:58; ,<9738=>, 简称 *+,)是 !# 世纪 1# 年代起伴随着计算机技术的发展而迅速崛起的新兴学科) 经过半个世纪的发展,这门学科已相当成熟,各种 *+, 通用性软件包陆续出现并成为商品化软件,性能日趋完善,应用范围不断扩大) 时至今日, *+, 技术的应用早已超越传统的流体力学和流体工程的范畴,如航空、航天、船舶、动力、水利等, 而扩展到化工、 核能、 冶金、 建筑、 环境等许多相关领域中[$])*+, 方法是对流场的控制方程组用数值方法将其离散到一系列网格节点上, 并求其离散数值解的一种方法)控制所有流体流动的基本规律是质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律, 由它们可以分别导出连续性方程、动量方程和能量方程, 得到纳维尔 斯托克斯偏微分方程组,简称为 ?@A 方程组[!])?@A 方程组是流体流动所必须遵守的普遍规律)在守恒方程组基础上, 加上反映流体流动特殊性质的数学模型 (如湍流模型、 燃烧模型、 多相流模型等) 和边界条件、 初始条件, 构成封闭的方程组来描述特定流场、流体的流动规律) 具体的流场控制方程组分为 & 类: 椭圆型、抛物型和双曲型偏微分方程组) 从物理意义上概括地说, 椭圆型方程与时间变量无关, 仅与空间变量的二次导数项有关, 一般用作描述定常情况的控制方程; 抛物型与双曲型方程不仅与空间变量导数项有关, 而且分别与时间变量的一阶和二阶导数项有关, 用于描述非定常情况下的控制方程)*+, 数值求解方法主要包括有限差分法、 有限容积 (控制容积) 法、有限元法、 边界元法、 有限分析法、谱分析法、 数值积分变换法、 格子 B C2:6D3799 法等, 虽然后几种方法近几年来有很大的发展, 并已成功地解决了一些问题, 但就方法的成熟程度、 实施的难易及应用的广泛性而言, 有限容积法和有限元法仍具有相当优势) 对上述 & 种不同类型方程,椭圆型方程一般采用有限元法, 抛物型和双曲型方程则采用有限容积法较好[&])*+, 技术的应用!"#水轮机的模型试验是获得真机数据的必不可少的重要手段,但实验研究面临着周期长、投资费用多等实际困难,且试验的手段、数据的精度和可靠性容易受测试仪器和客观环境的制约和影响) *+, 技术的出现正好弥补了这一缺陷 ) 它是一种具有投资小、?$!?

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