夏特水电站水轮机导叶泥沙磨损研究

发布时间：2020-04-12 07:21

【摘要】：对于以含有泥沙的沙水为工作介质的水轮机,当被水流挟运的沙粒通过其流道时,坚硬的沙粒撞击和磨削过流表面,造成流道边壁泥沙磨损。磨损将导致水轮机的效率下降,甚至引起水轮机的快速破坏,从而造成严重的经济损失。克孜河流域泥沙含量大,棱角分明且石英含量高,相对硬度大,在其河流上运行的水电站,不可避免的将引起水轮机过流部件的泥沙磨损,尤其是即将修建在克孜河流上的夏特水电站水头又高,其水轮机过流部件的泥沙磨损会更加严重,尤其是水轮机活动导叶,因此本文就夏特水电站水轮机导叶进行了泥沙磨损预测,其主要研究工作和成果如下:1.根据夏特电站拟选的HLA351-LJ-275混流式水轮机的二维设计图,运用UG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以及水轮机过流部件全流道水体模型。采用结构化网格划分方法,运用ANSYS ICEM对各个过流部件的模型进行网格划分,并设置边界类型。2.采用k-ε多相流湍流模型对水轮机在不同工况、不同沙粒浓度下的内部沙水流动进行了三维计算,得到了不同情况下水轮机导水机构部件的泥沙体积浓度分布、流速分布及压力分布。数值结果表明:水轮机转轮叶片上泥沙浓度最大区域出现在叶片出口位置,且泥沙速度在叶片出口位置也较高,由此判断转轮磨损最严重的区域在转轮的出口位置,靠近下环的区域由于泥沙运动速度更高而更易磨损;最低压力出现在转轮长叶片背面出口靠近下环处,各个叶高截面最低压力均大于空化压力3200Pa,在各个工况下转轮不会发生空化。3.在泥沙磨损试验台上,对水轮机导叶进行了泥沙磨损试验,采用白光干涉轮廓仪测试导叶表面磨损前后形貌状态及表面深度。试验结果表明,S135对夏特电站水轮机导叶的耐磨性最佳。根据试验数据和拟合方法得出了不同材质的水轮机导叶磨损率计算公式,为夏特水电站水轮机设计提供参考。
【图文】：

夏特水电站水轮机导叶泥沙磨损研究1 蜗壳根据蜗壳单线图，对蜗壳各断面型线进行 B 样条曲线（NURBS）拟合，然网格命令建面生成薄壳结构的蜗壳内表面，在建立蜗壳鼻端结构时对其添加成鼻端内表面的建面，最终通过缝合命令将上述光滑曲面缝合成蜗壳内流 4.1 所示。再在 ICEM 中划分结构化网格，生成的蜗壳网格如图 4.2 所示。

夏特水电站水轮机导叶泥沙磨损研究1 蜗壳根据蜗壳单线图，对蜗壳各断面型线进行 B 样条曲线（NURBS）拟合，然网格命令建面生成薄壳结构的蜗壳内表面，在建立蜗壳鼻端结构时对其添加成鼻端内表面的建面，，最终通过缝合命令将上述光滑曲面缝合成蜗壳内流 4.1 所示。再在 ICEM 中划分结构化网格，生成的蜗壳网格如图 4.2 所示。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV734.1

【参考文献】

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本文编号：2624441