采用数值模拟方法的水斗式水轮机转轮用户定制设计

• 作者: A．K．Agarwal 王正伟（校） 程志慧（译）
• 来源期刊: 国外大电机
• 学科: 工学
• 关键词: 水斗式水轮机 转轮 数值模拟 设计
• 年，卷（期）: 2006,（4）
• 页码范围: 59-64
• 页数: 6页
• 分类号: TK735.1

摘要

本文通过全流道的水力优化方案，对新水轮机或在原土木结构下对旧水轮机进行优化改进，使运行参数更加符合要求，获得更高的效率和出力。由于水轮机转轮对整个机组性能起着决定性的作用，所以对转轮的优化设计是得到最佳性能的关键。 市场上可用的传统CFD软件可以解封闭及开放式管道流动的三维N-S方程，用于计算反击式水轮机的流动参数，如混流式水轮机与转桨式水轮机。但是还没有任何一种商业软件可以直接解决水斗式水轮机流体与水斗相互作用过程中出现的两相流（空气和水）问题。水斗式水轮机转轮中的水力现象非常复杂，结合了气水两相的相互作用，水分离成大小各异的液滴，液滴之间又通过混合或结合的方式形成更多的液滴及流动。这种现象的随机性，按照流动方程所建立模型的不可交换性，以及大量的几何、流动数据，让已经很难解决的问题变得更加复杂。但是，如果具备强大的计算机设备，就可以利用数学模型对这个问题精确地模拟和解决。这就是我们所说的选择性方案。BHEL研究开发了这种软件，并应用于分析和改进水斗式水轮机转轮水斗的性能。 利用传统的CFD工具可以很容易实现对封闭流动区域的分析，例如导水机构和喷嘴。但是使用CFD软件估算由喷嘴流出的流体性质则要很谨慎。流体的粘性、散度、横截面上流动速度在各方向的分量都要与转轮水斗相适应，同时还需要与测量数据有附加相关性，并可以给出合理的解释。 这篇论文介绍了印度NHPC有限公司的PARBATI水电项目，项目中应用内部方案，对水斗式水轮机转轮进行优化。论文中主要介绍了该方法的操作步骤、后处理结果以及模型测量结果与计算结果的比较分析。这个项目的投标引起了激烈的竞争。 这个项目使用的分析方法很大程度上完