水轮机活动导叶匀速开关过程的三维湍流数值模拟.pdfVIP

２０１７年２月 第３５卷　第２期 　 Ｆｅｂ．２０１７ Ｖｏｌ．３５　 Ｎｏ．２ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．１６．０１３８ 水轮机活动导叶匀速开关过程的 三维湍流数值模拟 王文全，李伟忠，闫妍 王文全 （昆明理工大学工程力学系，云南 昆明６５０５００） 摘要：针对水力机械水力暂态过程中非定常流动的动边界问题，基于浸入边界法的建模思想，将 刚体运动对流场的影响以附加体力的形式加入 Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，建立了活动导叶连续运动 和流体相互作用的数学模型．采用直接分步投影方法求解基于浸入边界法的耦合系统方程，其 中固体边界离散点的作用力密度通过强制满足流固边界的无滑移条件导出，并通过 光滑函数 δ 转换到流场的欧拉网格点上，实现对速度场的二次修正．通过数值模拟活动导叶连续运动下叶 道内复杂湍流流动，获取活动导叶连续开、关过程中涡量等流动参量的时变特性和作用于转轮 上的水力载荷特性．计算结果有助于水力机械暂态过程和机组稳定性控制策略的优化设计． 关键词：混流式水轮机；混流式水轮机水力暂态；浸入边界法；动边界；数值模拟 中图分类号：Ｓ２７７．９　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４－８５３０（２０１７）０２－０１３３－０５ 　　　 王文全，李伟忠，闫妍．水轮机活动导叶匀速开关过程的三维湍流数值模拟［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０１７，３５（２）：１３３－１３７． 　　　 ＷＡＮＧＷｅｎｑｕａｎ，ＬＩＷｅｉｚｈｏｎｇ，ＹＡＮＹａｎ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｉｎｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈｙｄｒａｕ ｌｉｃｔｕｒｂｉｎｅｐａｓｓａｇｅｗｉｔｈｕｎｉｆｏｒｍｒｏｔａｔｉｏｎｏｆｇｕｉｄｅｖａｎｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＪＤＩＭＥ），２０１７，３５（２）： １３３－１３７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ） Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｉｎ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｕｒｂｉｎｅｐａｓｓａｇｅ ｗｉｔｈｕｎｉｆｏｒｍｒｏｔａｔｉｏｎｏｆｇｕｉｄｅｖａｎｅ ＷＡＮＧＷｅｎｑｕａｎ，ＬＩＷｅｉｚｈｏｎｇ，ＹＡＮＹａｎ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ，Ｙｕｎｎａｎ６５０５００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎａｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｆｌｏｗｐａｓｓａｇｅｏｆｍｏｄｅｌＦｒａｎｃｉｓｔｕｒ ｂｉｎｅｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｂａｓｅｄｏｎａｎｉｍｐｌｉｃｉｔｄｉｒｅｃｔｆｏｒｃｉｎｇｉｍｍｅｒｓｅｄｂｏｕｎｄａｒｙ（ＩＢ）ｍｅｔｈｏｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈ ｔｈｅｔｈｒｅｅｓｔｅｐｔｉｍｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｃｌｕ ｄｉｎｇｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗａｎｄｒｏｔａｔｉｎｇｒｉｇｉｄｇｕｉｄｅｖａｎｅｓ