大数据-算法-混流式水轮机数值模拟研究与压力脉动分析.pdf

【大数据-算法-混流式水轮机数值模拟研究与压力脉动分析】 这篇硕士学位论文主要探讨了在大数据背景下，如何运用算法进行混流式水轮机的数值模拟研究，并进行了压力脉动分析。混流式水轮机是水电站中最常见的类型，其性能直接影响水电站的效率和稳定性。通过数值模拟，可以深入理解水轮机内部流动状态，为设计优化提供依据。 论文首先介绍了研究的背景和意义，指出目前水轮机流动研究的四大手段，包括理论分析、物理模型试验、直接数值模拟（DNS）、雷诺平均 Navier-Stokes 方程（RANS）模拟等。特别强调了RANS模型在湍流模拟中的应用，这是处理复杂流动问题的常用方法。RANS模型通过封闭方程预测平均流动参数，适用于大型工程问题的计算。 接着，论文详细阐述了如何结合商业CFD软件FLUENT进行数值模拟，FLUENT是广泛使用的流体力学计算工具，能够处理复杂的流场问题。论文还探讨了湍流模型的选择，如RNG（Revised Shear Stress Transport）模型，它改进了标准k-ε模型，对湍流的预测更精确。 在数值模拟过程中，建模软件UGS NX与网格划分软件ICEM的集成使用显得尤为重要。UGS NX用于三维几何建模，而ICEM则生成高质量的网格，对于混流式水轮机，尤其在蜗壳、转轮和尾水管部分，采用了全六面体结构化网格，而在导水部分则采用了混合网格，以适应不同区域的流动特性。 通过RNG湍流模型，论文进行了全流道稳态数值模拟，系统分析了蜗壳、导水机构、转轮和尾水管的速度场和压力场分布。此外，论文还进一步进行了非稳态模拟，得到了尾水管的压力分布和涡带变化，从而对压力脉动特性进行了深入分析。这些结果有助于理解不同工况下运行与压力脉动强度之间的关系，为水轮机的设计改进和运行控制提供了宝贵的数据支持。 关键词：数值模拟；混流式水轮机；网格划分；压力脉动 这篇论文展示了在大数据时代，借助高级算法对复杂工程问题进行数值模拟的重要性，尤其是在优化水电站关键设备——混流式水轮机的性能方面。通过深入研究和分析，可以提高水轮机的效率，减少运行过程中的压力波动，进而提升整个水电站的经济效益和安全性。