雙擊式水輪機(jī)內(nèi)部流動研究及轉(zhuǎn)輪優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、我國水電資源潛力巨大，作為水力發(fā)電的一部分，小水電具冇資源分擔(dān)、生態(tài)負(fù)擔(dān)小、技術(shù)簡單、投資低的特點(diǎn)。雙擊式水輪機(jī)是小水電中被廣泛應(yīng)用的水輪機(jī)，它結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、制作容易、成本低、易于維修，汽蝕性能好及流量使用范圍廣。雙擊式水輪機(jī)的不同結(jié)構(gòu)對水輪機(jī)的性能有很大的影響，國內(nèi)外研究學(xué)者對諸多雙擊式水輪機(jī)的形狀、參數(shù)及其對水輪機(jī)性能的影響研究都取得了一定的進(jìn)展。本文把某雙擊式水輪機(jī)作為研究對象，應(yīng)用ANSYS CFX仿真軟件對水輪機(jī)內(nèi)部的三維流動

2、以及能量分布進(jìn)行數(shù)值計算，在設(shè)計工況下對水輪機(jī)進(jìn)行改型分析，同時采用優(yōu)化方法設(shè)計得到葉片的最佳改變量，并對優(yōu)化后的模型進(jìn)行了三維非定常數(shù)值計算。本文的主要工作為如下幾個方面的內(nèi)容：
　　首先，對雙擊式水輪機(jī)全流道進(jìn)行建模和網(wǎng)格劃分，并對所用網(wǎng)格進(jìn)行無關(guān)性驗證。在對雙擊式水輪機(jī)進(jìn)行定常數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，對雙擊式水輪機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)輪改型設(shè)計，改變?nèi)~片的數(shù)目、葉片的直徑比、葉片的頭部安放角并進(jìn)行CFD全流道數(shù)值計算，研究了轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)、葉片直徑

3、比、葉片安放角分別對雙擊式水輪機(jī)的流場特性與能量特性的影響。研究結(jié)果，表明：當(dāng)雙擊式水輪機(jī)葉片數(shù)為22，直徑比為0.70，葉片安放角為153°時在效率和出力方面均有明品的提高，改善了轉(zhuǎn)輪流道的流態(tài)，減少了水流能量損失，氣液混合更加充分。
　　第二，為了研究葉片數(shù)、葉片直徑比和葉片安放角這三項轉(zhuǎn)輪參數(shù)對雙擊式水輪機(jī)內(nèi)部流動特性的綜合影響，得到水輪機(jī)效率最優(yōu)時的最佳參數(shù)組合，利用徑向基函數(shù)（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近似模型的方法來優(yōu)化葉片參數(shù)