水轮机水力激振特性的三维数值模拟.pdf

西华大学
硕士学位论文
水轮机水力激振特性的三维数值模拟
姓名:王忠全
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:刘小兵
20090501
水轮机水力激振特性的三维数值模拟研究生王忠全刘小兵教授流体机械及工程专业速水轮机叶片的断裂现象,导致机组无法安全运行。因此了解水轮机的激振流模型里的咭徽寄P汀M保疚亩粤魈迳∈的D饫砺劢辛瞬率、主要振型等难芯考把罢矣辗⒄穸虻难芯俊F渲饕9ぷ魅缦拢A搜罢矣辗⒒檎穸脑蚨运只ふ裉匦越辛巳的指导教师近年来,国内外一些大型水轮机组多次出现强振动现象,尤其是高比转动特性,寻找水轮机组振动原因对机组的安全运行有重要意义。本文综述了国内外水轮机振动研究现状和水轮机振动机理,从基本理论出发阐述了流固耦合计算的基本理论,其中主要阐述了湍流模型,特别是湍述,包括水动力噪声的几种基本声源,并总结归纳出适用于扑闵率的方法。本文主要是对水轮机进行激振特性的研究包括对其振动特性绻逃衅捎媒H砑对蜗壳、导叶、转轮、尾水管进行了建模。τ萌砑嗀进行模态分析,计算了转轮在空气中和水中的固有频率和主振型,得到了流体特性芏取⑻寤A康与转轮振动频率的影响关系。拟,由于计算机容量和时间的限制,对一些部件,进行了适当简化。通过软件运用流固耦合的方法计算,研究了大流量、设计工况、小流量工况下的混流式水轮机内的流场、声场,以及转轮所受到的应力,并在此基础上分析西华大学硕士学位论文
了混流式水轮机内部湍流场诱发振动的原因,通过计算噪声大小判断振动最强位置。通过砑氖的D猓K只慕徊缴杓铺峁┮欢ǖ氖据参考。关键词:水轮机;水力激振特性:流固耦合:喝皇的D西华大学硕士学位论文
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新躲中作者签名:嫩纠叫声明矿本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包括为获得西华大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文成果是本人在西华大学读书期间在导师指导下取得的,论文成果归西华大学所有,特此声明。日月年西华大学硕士学位论文广卜●.
甹译識,渺印西华大学学位论文版权使用授权书⒉槐C芎视帽臼谌ㄊ椤本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,西华大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书;朐谝陨峡谀诨学位论文作者签名:日期:指导教师签名:西华大学硕士学位论文
第一章绪论课题的来源本课题的研究背景和问题的提出水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械,它属于流体机械因设计不当或运行不合理等原因而在电站事故中遭到破坏的部件之一Ⅲ。一力,使转轮叶片产生振动,尤其当激振力的频率与转轮的固有频率相同或相重影响了水轮发电机组运行的稳定性;而当激振力的频率与单个叶片的固有频率相同或相近而发生共振时,叶片则承受着最大的振动应力,若叶片长期课题来源于四川省杰出青年科学基金。中的透平机械。转轮是水轮机转换能量的水下旋转部件,但同时也是最容易方面,因现场测试条件受到限制,查找事故真实原因十分困难;另一方面,由于电站已安荷载较大,而且自身的空间形状复杂,同时由于工况的变化,使其受力状况复杂;再一方面,水轮机在运行过程中,由于卡门涡列、周期性脱流、尾水涡带振动、转轮进口的压力波动等因素产生的周期性干扰激振近而发生共振时,转轮的剧烈振动不仅能导致机组结构破坏,降低寿命,而且大大降低机组运行效率和出力,同时还会引起水工建筑物的振动破坏,严在共振状态下工作,将产生疲劳破坏,特别是出现低阶频率的共振时,叶片很快受到疲劳破坏髓岩滩水电站。装机ǎ琹,,呕榉直鹩月、年隆月和年峦度朐诵小号机运行一年没有发现转轮裂纹和空蚀;呕诵多小时后发现个叶片中鲆镀辛盐疲号叶片裂纹最长达号机运行蠓⑾至盐疲渲乓片裂纹最长达鲆镀个叶片有裂纹。李家峡水电站呕年峦度朐诵校号机年峦度朐诵校号机年峦度朐西华大学硕士学位论文
本课题的研究目的和意义行。呕诵鲈路⑾鲆镀趿盐疲渲号叶片与上冠之列产生的干扰频率相近,而产生了共振。另一电站同类机型甚至因此而振动起的水力扰动,汽蚀脱流引起的水力弹性振动以及尾水管内的空腔带等问间裂纹最长达号叶片与下环之间最长裂纹长达。呕诵龆嘣路⑾鲆镀趿盐疲渲衛乓镀胂禄返牧盐谱畛ご,乓镀肷瞎诩淞盐谱畛ご。呕诵个多月也发现条较小裂