不同类型泄水锥对混流式水轮机压力脉动影响的研究

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1、工程硕士学位论文不同类型泄水锥对混流式水轮机压力脉动影响的研究STUDYOFDIFFERENTTYPESOFFRANCISTURBINERUNNERCONEONTHEPRESSUREPULSATION许彬哈尔滨工业大学2016年3月万方数据国内图书分类号：TK730学校代码：10213国际图书分类号：621.22密级：公开工程硕士学位论文不同类型泄水锥对混流式水轮机压力脉动影响的研究硕士研究生：许彬导师：王洪杰教授魏显著研究员级高工申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：哈尔滨大电机研究所答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数

2、据ClassifiedIndex:TK730U.D.C:621.22DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYOFTHEDRAFTTUBEPRESSUREPULSATIONOFFRANCISTURBINEWITHDIFFERENTTYPESOFRUNNERCONECandidate：BinXuSupervisor：Prof.HongjieWangXianzhuWeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngine

3、eringAffiliation：HarbinInstituteofLargeElectricMachineryDateofDefence：March,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要水轮机是水电机组的核心设备，随着现代水电机组单机发电量的提高，水轮机外形尺寸增大，水电机组振动和稳定性问题逐渐突显，目前针对大型水轮机稳定性的问题国内外还没有确实有效的技术措施。水轮机稳定性问题比较复杂，影响因素很多，其中以尾水管涡带产生

4、的低频压力脉动的问题最为突出。本文以向家坝电站模型水轮机为研究对象，借助数值计算和模型水轮机试验手段研究了不同类型泄水锥对尾水管压力脉动的影响。首先本文从水轮机实验及CFD数值研究方面简要说明了目前国内外水轮机压力脉动问题的研究现状及进展。其次介绍了计算流体力学控制方程组及湍流在数值仿真中的处理方式，着重讨论了RANS模型以及相关的基本原理。最后对壁面函数和CFX软件的求解策略进行了简要的介绍。之后，利用计算流体力学软件对水轮机全流道进行了非定常数值仿真。针对两种泄水锥，着重分析了尾水管不同测点压力随时间的变化趋势，并对不同测点的压力信号进行频谱分

5、析。通过对比尾水涡带形态、压力脉动幅值及特征频率，评估了两种泄水锥对尾水管压力脉动的影响。最后，本文介绍了水力实验台的基本参数，借助水轮机模型实验研究了五种不同类型泄水锥对尾水管压力脉动的影响。通过对尾水管不同位置压力脉动幅值的分析和尾水管出口流场涡带的成像观测，得到了不同泄水锥条件下尾水管内压力脉动与涡带的变化情况，为进一步了解不同工况下压力脉动强度与泄水锥类型的关系奠定了研究基础。关键词：混流式水轮机；泄水锥；压力脉动；数值模拟；模型实验-I-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractHydraulicturbineisthecor

6、eequipmentofhydroelectricgeneratingunits.Withtheimprovementofmodernhydropowerunitgeneratingcapacity,increasingofthedimensionsofaturbine,thevibrationandstabilityproblemofhydropowergeneratingunitisbecomingmoreandmoreprominent.Atpresentthereisnoeffectivetechnicalmeasuretothestabi

7、lityoflargehydroturbineathomeandabroad.Thestabilityofhydraulicturbineismorecomplex,manyfactorscaninfluenceit,amongwhichthelowfrequencypressurefluctuationcausedbythevortexofthedrafttubeisthemostimportantone.Thispaperstudiestheeffectsofdifferenttypesofdrafttubeconetopressurefluc

8、tuationbyadoptingtheXiangjiabapowerstationturbinemodelasthere