混流式水轮机内部固液两相流数值模拟及磨损预估

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2、号：２１２Ｑ１２Ｑ８１５Ｑ４００５－指导教师—臟公．完成曰期：２６月Ｈｒ／．解．．年＾＇．－Ａ麵暨議西华大学学位论文独创性声明：作者郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他己申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贵献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关

3、法律责任。■Ｖ学位论文作者签名：指导教师签名＾曰期：曰期：西华大学学位论文版权使用授权书攻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，在校读学位期间论文工作的知识产权属于西华大学，同意学校保留并向国家有关部口或化构送交论文的复巧件和电子版，允许论文被查閑和借阅，西华大学可１＾乂将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｌ乂采用影印、缩巧或担描尊复巧手段保存和汇编本学位论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）学位论文作者签名：成辨指导教师

4、签名：Ｉ曰期：ＷＳ．度．ｉ曰期：１／〇瓜若．１ｊ＾ClassifiedIndex:UDC:XihuaUniversityMasterDegreeDissertationNumericalSimulationofTwo-phaseInternalFlowandSiltErosioninFrancisTurbineCandidate:LiLing-juanMajor:WaterConservancyandHydropowerEngineeringStudentID:2120120815040

5、05Supervisor:Prof.LiuXiao-bingJune,2015西华大学硕士学位论文摘要水轮机为水力发电系统中的核心部件，在水力发电系统中发挥着不可替代的作用。我国水力资源丰富，河流众多，但河流中含沙量高，含沙水流会对水轮机的运行造成严重的破坏。因此非常有必要研究分析水轮机在沙水介质流动下的紊流流动特性，并在其基础上预估水轮机内部各个流动部件的磨损情况，从而为实际工程设计运行提供一定的参考。本文主要对某电站混流式水轮机水轮机进行了全流道内部流动三维计算模拟，计算模型为原型水轮机。主要

6、计算了该水轮机在不同流量、不同沙粒直径及不同沙粒浓度情况下的流动特性，可知该水轮机在设计工况下流动情况最好，在沙粒直径及沙粒浓度较大时，泥沙浓度最大。在此基础上，结合经验公式，运用CFX中CEL功能对水轮机转轮进行了磨损可视化分析，初步预估了转轮部件的平均磨损量。主要研究内容如下：1.根据该混流式水轮机的二维设计图，运用CATIA三维建模软件建立蜗壳、导水机构、转轮及尾水管的水体模型。2.采用非结构网格划分方法，运用ANSYSICEM划分各个部件的网格，并设置边界类型。3.利用CFX前处理对该水轮

7、机各个部件进行设定边界、选择参数、求解控制一系列操作，运用CFX求解器对该水轮机在不同进口流量、不同沙粒直径、不同沙粒浓度运行情况下进行三维紊流计算。4.利用CFDPOST对计算结果进行后处理，得到不同运行情况下各个过流部件的泥沙体积浓度分布及压力分布。同时结合经验公式，运用CFXCEL自定义函数对水轮机转轮部件进行磨损可视化分析。5.对比分析各个运行情况下的计算结果，可知该水轮机在设计工况下内部流动性能较好，泥沙浓度较小，转轮部件的磨损强度较小，为工程设计提供了一定的参考。关键词：混流式水轮机；

8、固液两相流；数值模拟；磨损预估I混流式水轮机内部固液两相流数值模拟及磨损预估AbstractAsacorepartofthehydroelectricsystem,hydraulicturbineplaysadecisiveroleintheoverallperformanceofthehydroelectricsystem.Chinahasabundantwaterresources,butmanyrivershavehighsedimentconcentrations.This