基于流固耦合的水轮机转轮应力数值模拟

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1、分类号学号学校代码10487密级硕士学位论文基于流固耦合的水轮机转轮应力数值模拟学位申请人：孙琦学科专业：流体机械及工程指导教师：孙建平副教授答辩日期：2015．5．21ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringNumericalSimulationofTurbineRunnerBasedontheFluid-StructureCouplingStressCandidate:SunQiMajor:FluidMachineryandE

2、ngineeringSupervisor:SunJianpingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015华中科技大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了

3、解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权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。本人授权华中科技大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要转轮是水轮机组的核心部件，转轮的安全性直接关系到水电机组的长期稳定运行。传统的实验测量方法虽具有较高的准确性和实用性，但成本很高，需要消耗大量的人力物力以及时间。

4、运用基于流固耦合的应力模拟技术，可以在低成本下从一定程度上得出应力的大致分布情况，为转轮应力的进一步研究指明方向。基于starccm+有限元分析软件，对三峡左岸电厂6号机组进行了计算流体力学模拟分析，得出其水力模型内流情况和外特性参数，与相应实验数据进行对比验证流场模拟的可靠性。运用流固耦合数值模拟技术，截取转轮中一个叶片进行结构模拟分析，得出叶片表面应力分布、应变量分布，并对照实验测点在叶片表面取若干节点与相应实验数据进行对比，验证了数值模拟结果的可靠性，同时对数值模拟的不足之处也进行了适当分析。进而对模型进行流固耦合动态计算，得出叶片表面应力及应变量的动态特性，对其进

5、行快速傅里叶变换分析其频域特性，结果显示在转频和24倍转频处有较大幅值的波动，证明导叶叶片数对动应力影响较大。并与实验数据对比，验证计算结果的可靠性，分析其动应力特性的机理，结合工程实际对动态流固耦合模拟计算的实际意义。关键词：水轮机，叶片，流固耦合，数值模拟I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTRunneristhecorecomponentofturbineunit,thesafetyoftherunnerisdirectlyrelatedtolong-termstableoperationofthehydropowerunit.Thetraditionalexp

6、erimentmeasurementmethodhashigheraccuracyandpracticability,butthecostisveryhigh,needtoconsumealotofmanpowerandtime.Usingthestresssimulationtechnologybasedonthefluid-structureinteraction,canatlowcostfromacertainextent,itisconcludedthatthestressdistributionofroughly,indicatethedirectionforf

7、urtherstudyonthestressofrunner.Basedonthestarccm+finiteelementanalysissoftware,thecomputationalfluiddynamicssimulationanalysiswasdoneforthreegorgesleftbankpowerplantno.6unit,itisconcludedthatthehydraulicmodelofinternalflowandexternalcharacteristicparameters,compared