探索水轮机涡流发生器对改善水轮机整体性能实例大纲

论文导读：.3进水管与初始尾水管的网格28-30

3.4导叶与转轮的网格生成30-334.1空间三点生成12下一页

摘要：水轮机是一种水利设备,其作用是把水的能量转化为驱动力对发电设备进行驱动,在贯流式水轮机中常设有尾水管,尾水管除了引导水流流向下游之外还有一个重要的作用是回收转轮出口处的能量,而尾水管中往往有着着一些不足,为了改善这些不足,本论文提出一种用涡流发生器改善其性能的策略,通过对尾水管流场的改善,提升水轮机的工作效率,以而形成对能量的高利用率,具体以以下几方面展开：第一章,阐述了该课题的探讨背景和作用,介绍了水轮机和尾水管的具体功能,提出了水轮机尾水管中有着压力脉动等诸多不足,并且列举了目前常用的改善尾水管性能的策略,比较了各种策略的优缺点。同时也介绍了涡流发生器的种类,描述了各种涡流发生器的结构和特点,并概述了每种涡流发生器的适用领域。第二章,首先介绍了网格的一些基本概念,包括网格单元,网格尺寸,网格变形。然后提出了网格生成中有着的一些要求,具体为网格几何形状的一致性要求,网格与求解结果的一致性要求,网格与数值解法的兼容性要求。最后介绍了网格的分类,并对本论文采取的网格生成软件Gridgen进行了介绍,同时也说明了PLOT3D格式的文件。第三章,对本论文探讨的水轮机的结构做了介绍,并且分别对水轮机的不同部件进行网格生成,同时提出一种基于Fortran77和Gridgen并用的策略对网格进行优化,最后对安装有不同案例的涡流发生器后的尾水管网格生成做了介绍。第四章,首先对CFD计算流体力学的三个组成做了介绍,包括前处理,求解和后处理。接着叙述了湍流的概念,提出了目前湍流的计算策略和常用的湍流计算模型,并且提出本论文选取的SST湍流模型,它结合了k-ε模型和k-ω模型的优点。接着介绍了壁面函数的概念和本论文选用的壁面函数,同时说明了水轮机不同部件之间网格连接所采取的复合面,主要包括周期性复合界面,一般连接面和级平均法连接面,最后提出了本论文的收敛标准与工作参数。第五章,阐述了水轮机工作效率的计算策略,获得了本论文探讨的水轮机的工作曲线和尾水管压力恢复系数曲线,得到了水轮机的实际工作点。接着以定性浅析和定量浅析指出了水轮机尾水管中有着的不足,并且也通过定性和定量对十二种不同的改善策略进行了浅析,最终得到了最佳的优化案例。同时以一种特殊工况为例,计算了涡流发生器对于水轮机在非最优工况下的结果,得到了涡流发生器对于改善水轮机性能的现实作用。第六章,对本论文所做工作进行了总结,指出了其中的三个革新点和一些不足之处,同时对于这些不足之处的解决策略进行了深思。关键词：涡流发生器论文水轮机论文尾水管论文CFD论文
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ABSTRACT6-8
目录8-11
第一章 绪论11-19

1.1 前言11

1.2 改善尾水管性能的几种策略11-15

1.2.1 优化设计法12

1.2.2 补气法12-13

1.2.3 增加附件法13-15

1.3 涡流发生器介绍15-17

1.3.1 平板式涡流发生器15-16

1.3.2 射流式涡流发生器16

1.3.3 振动式涡流发生器16-17

1.3.4 螺旋桨式涡流发生器17

1.4 本论文探讨的主要内容17-19

第二章 网格介绍19-26

2.1 网格基本概念19-21

2.

1.1 网格单元19-20

2.

1.2 网格的尺寸和网格单元的尺寸20-21

2.

1.3 网格组织21

2.

1.4 网格变形21

2.2 网格要求21-22

2.1 基本要求21

2.2 网格和几何形状的一致性要求21-22

2.3 网格和求解结果的一致性要求22

2.4 网格和数值解法的兼容性要求22

2.3 网格分类22-24

2.4 Gridgen介绍24

2.5 PLOT3D24

2.6 本章小结24-26

第三章 网格生成26-38

3.1 水轮机模型26

3.2 湍流边界层与壁面网格选定26-27

3.

2.1 湍流边界层26

3.

2.2 避面网格选取26-27

3.3 进水管与初始尾水管网格生成27-30

3.1 线段节点优化27

3.2 具体优化步骤27-28

3.3 进水管与初始尾水管的网格28-30

3.4 导叶与转轮的网格生成30-33

3.

4.1 空间三点生成论文导读：

曲线31-32

3.4.2 导叶简化策略32

3.4.3 导叶和转轮网格32-33

3.5 涡流发生器介绍33-34

3.6 装有涡流发生器的尾水管网格生成34-36

3.7 本章小结36-38

第四章 水轮机整体流场CFD模拟38-50

4.1 CFD介绍38-39

4.

1.1 前处理38

4.

1.2 求解器38-39

4.

1.3 后处理39

4.2 湍流和湍流模型39-44
4.

2.1 湍流描述40-41

4.

2.2 湍流计算41-42

4.

2.1 RANS湍流模型41

4.

2.2 大涡模拟41

4.

2.3 直接数值模拟41-42

4.

2.3 常用湍流模型42-44

4.

2.3.1 k-ε湍流模型42-43

4.

2.3.2 k-ω湍流模型43

4.

2.3.3 SST湍流模型43-44

4.3 壁面函数选取44-45

4.4 复合界面设置45-47

4.5 水轮机工作参数及收敛条件47-49

4.6 本章小结49-50

第五章 各工况下水轮机整体性能浅析50-68

5.1 水轮机效率50

5.2 水轮机实际工作流量及工作曲线50-52

5.3 原始水轮机实际工况的流场及整体性能浅析52-53

5.

3.1 尾水管的定性浅析52-53

5.

3.2 尾水管的定量浅析53

5.4 尾水管安装涡流发生器后水轮机实际工况下的流场及整体性能浅析53-64
5.

4.1 1st08all结果浅析54-55

5.

4.2 1st08mid结果浅析55

5.

4.3 1st12all结果浅析55-56

5.

4.4 1st12mid结果浅析56-58

5.

4.5 1st12large结果浅析58

5.

4.6 1st12arc结果浅析58-59

5.

4.7 1st18mid,1st18large和1st24mid结果浅析59-61

5.

4.8 1st12mid2nd(Ⅰ)结果浅析61-62

5.

4.9 1st12mid2nd(Ⅱ)结果浅析62-64

5.

4.10 2nd(Ⅰ)结果浅析64

5.5 对于不同涡流发生器的安装策略起到的效果的浅析与结论64

5.6 1st08mid在不同流量下的水轮机整体性能浅析64-67

5.7 结论总结67

5.8 本章小结67-68

第六章 总结与展望68-70

6.1 工作总结68

6.2 工作革新点68

6.3 不足与展望68-70

致谢70-71
参考文献71-74
附录74