3D欧拉法和层流模型对水轮机转轮内部流场的数值模拟

3D欧拉法和层流解法都具有控制方程个数少，计算简单、省时的特点，均能够快速地在最优工况点附近得到合理的数值解。可以用于转轮叶片的初步的水力计算和其他湍流模型计算结果的校核。分别应用这2种算法对一混流式水轮机转轮内部流体的三维流动进行了数值模拟，方程离散采用有限体积法，插值采用二阶迎风格式，压力-速度耦合采用SIMPLEC算法，计算了3个典型工况(最优工况、大流量工况和小流量工况)，得到了转轮内部合理的速度分布和压力分布。最优工况点的效率计算值比试验值高3．09个百分点，计算所需时间比标准κ-ε湍流模型少30％～40％。     

三峡水轮机转轮中三维空化流动的解析理论与方法

为了提高三峡水电站水轮机的空化性能,提出了水轮机转轮三维空化流场的分析理论与方法,通过数值模拟首次实现了混流式水轮机转轮内三维空化流场和叶片上三维空穴匹配的预测。将流面Ｓ１保角变换成圆柱或环列翼栅,用非线性贴体面元奇点法解映射二维平面上翼栅的空化流动。采用流线曲率法计算有厚叶片Ｓ２流面的流动。对流面Ｓ１与Ｓ２空化流解进行迭代计算,以最终确定转轮中三维空化流场。计算结果表明它适用于任何一种型式的反击     

混流式水轮机转轮优化设计的空化流计

采用求解时均NS方程,结合气液质量输运方程的两相流方法,在水轮机优化设计中进行转轮的空化流场分析.结果显示:在高水头下适当增加叶片包角,延长出水边,数值计算效率为94.7%,明显高于改型前的93.4%;叶片压力分布更为均匀,最优工况点的临界空化系数也低于改型前的0.03, 空穴区域减小,转轮的空化性能得到改善.计算结果与实验结果相符,为转轮的再优化设计提供了参考依据.