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混流式水轮机转轮流场单向双向流固耦合数值的分析比较-机电工程
第31卷第12期 机 电 工 程 Vol. 31 No. 12
2014年12月 JournalofMechanicalElectricalEngineering Dec. 2014
DOI:10.3969/j.issn.1001-4551.2014.12.011
混流式水轮机转轮流场单向、双向
流固耦合数值的分析比较研究*
1 1 1,2*
金连根 ,毛建生 ,方 兵
(1. 浙江同济科技职业学院 机电系,浙江 杭州 311231;
2. 浙江大学 电气工程学院,浙江 杭州 310027)
摘要:针对水轮机转轮单向流固耦合和双向流固耦合计算结果的比较问题,建立了精确的水轮机流场及结构场模型,分别对低水
头、低转速和高水头、高转速两种工况下转轮单向、双向流固耦合进行了数值模拟。对比了两种工况在单向、双向耦合时转轮表面流
体域的最大压力、最大速度及转轮结构域的最大应力、最大应变、最大总位移,最后结合流固耦合公式对计算结果作了进一步的分
析。研究结果表明,在使用单向流固耦合进行数值计算时,流固耦合作用越强,则计算偏差越大;通过同一流场和结构场的单向流固
耦合和双向流固耦合计算值对比可知,无论是流体域还是结构域的计算值,相同节点的单向耦合计算值均小于理论上更为精确的双
向耦合计算值。
关键词:混流式水轮机;转轮;单向;双向;流固耦合;数值分析
中图分类号:TH122;TK73 文献标志码:A 文章编号:1001-4551(2014)12-1564-05
Comparisonbetweenone-wayandtwo-wayFSInumericalanalysis
offrancisturbinerunner
1 1 1,2
JINLian-gen ,MAOJian-sheng ,FANGBing
(1.DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,ZhejiangTongjiVocationalCollegeofScienceand
Technology,Hangzhou 311231,China;
2.CollegeofElectricalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou 310027,China)
Abstract:Aimingatcomparingtheresultbetweenone-wayandtwo-wayFSInumericalcomputationofFrancisturbinerunner,the
accuratefluidfieldandstructurefieldweremodeled.Twoconditionsoflowhead,lowspeedandrelativelyhighhead,highspeedofone-
wayandtwo-wayFSIweresimulated.Themaximumpressure,velocityofthefluidfieldaroundtherunnerandthemaximumstress,
strain,totaldisplacementoftherunnerindifferentsimulationwerecompared.BasedonthecomparisonanddeeperanalysisontheFSI
formula,theresultsindicatethatth
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