主页 > 产品展示 >

信游平台:混流式水轮机转轮、双向流场双向流固耦合分析与比较

发布时间:2018-12-25 12:46

由于流固耦合问题考虑了流体与结构之间的相互作用特性,因此它涉及流体域解和固体域解,这使得计算结果更接近物理现象本身的规律。近年来,涡轮虚拟设计、的仿真和振动特性分析的应用越来越广泛和深入。目前,流固耦合的解决问题是顺序单向耦合(此后使用单向耦合表达)和迭代双向耦合(两者都通过双向耦合表示)。梁全伟等采用单向耦合方法分析了三维旋转流动产生的水压下转子体的静强度特性以及水介质中转轮的模态分析。陈祥林计算并分析了应力加强。并且流体压缩性对混流式水轮机叶片动态特性的影响,张双全、李海亮等ANSYS-CFX软件用于计算和分析转轮应力、位移的力学性能。由于单向耦合仅考虑流体压力对结构场的影响,因此不考虑结构场对流场的影响,并且计算结果原则上存在误差。

近年来,随着流固耦合技术和计算机软件、硬件技术的发展,双向流固耦合算法的研究和应用逐渐引起学者们的关注。在液压机械的双向流固耦合计算中,仍然没有可用的文件。张立祥等利用广义变分原理分析了水轮机叶片的双向流固耦合模态。计算的模态频率基本上与实验测试值一致。 HSchmucker AN?SYS-CFX软件用于计算低扬程涡轮机涡轮机头的单向耦合和双向耦合问题。结果发现,转轮的刚度对计算结果的一致性有很大影响。肖若福等通过了流体方程和结构方程的双向迭代。分析了双向耦合下涡轮转子的应力特性。可以得出结论,转子的变形是单个、的单耦合计算结果差异的重要因素。

本研究结合小型水轮机建立精确的蜗壳、卷筒、尾水管道转轮模型,并比较低头低速和高扬程高速下的单个、双向流固耦合计算。分析。

1流固耦合理论

通常,流体流动守恒定律包括质量守恒、动量守恒、节能。对于通常不考虑能量传递的涡轮机的内部水流运动,可以使用以下质量守恒方程和动量守恒方程来描述。

2计算模型

信游平台:混流式水轮机转轮、双向流场双向流固耦合分析与比较

在这项研究中,涡轮蜗壳、叶轮和尾水管的三维模型是用小型水电站型号HL360A-LJ100建造的。该模型被引入ANSYS-CFX软件,以生成全流体流体模型和流道模型。 。在涡轮机的数值模拟中,流道及其流体域是分析的重点。流道材料为合金钢0Gr3Ni5Mo,密度7805kg / m3,弹性模量210MPa,泊松比0.3,流道直径1000mm,叶片数13.由于流体域和域的形状异常不规则,自适应网格划分用于计算,并通过设置相关值来控制单元大小(该方法可以根据物理场的特征和亲和力值自动控制网格大小)。保证计算精度,并且在该计算中将评估值设置为最大值100。

3边界条件和计算条件

流体域是由蜗壳、转轮、引流管包围的全流动通道。流场的入口压力设定为水头产生的静水压力,流场的出口设定为开放出口,出口压力为标准大气压。车轮所在的流体区域部分与流道结构接触,作为流固耦合边界。转轮是涡轮机中最关键的旋转过流部件,并指定其所在的水体的转速。在结构分析中,根据转轮在运行过程中的受力特性,沿转轮轴向的位移约束和轴转动的力矩约束应用于转轮表冠与发电机之间的接头处。主轴。车轮以相反方向旋转。

4计算过程和结果分析

4.1计算过程

为了比较两种耦合算法的计算结果之间的差异,采用单向耦合方法、双向耦合方法来计算转轮的应力。

在该研究中,首先在模块C中进行涡轮机流场的全流量CFD分析,并计算叶片表面上的水压分布。然后水压分布通过流固耦合边界传递给流道,流道应力在模块D中进行。计算。

4.2结果分析

(1)流体域与域之间的耦合越强,通过单向耦合获得的计算值的偏差越大。如上所述,由于顺序单向耦合不考虑固体对流体的影响,因此它等于双向流固耦合离散方程(5)中的Afs = 0。原则上存在计算偏差,流固耦合越强,计算偏差越大。工作条件1(相对弱耦合)流体域中的最大绝对压力、静态坐标系中的最大速度和域运行器上的最大法向应力、最大弹性应变、最大总位移偏差为6.78%、6.29%、2。 39%、2.13%、0.69%;在条件2(相对强耦合)下,上述五个物理量的对应偏差值分别为14.22%、9.98%、35.02%、35.00%、32.30%,五个物理量的相对偏差在条件2下,大于工作条件1的单向偏差。(2)无论是在流体域还是域中,五个物理量的单向耦合的最大值小于相应条件下的双向耦合的最大值。

5结论

为了比较双向流固耦合和涡轮转子双向流固耦合计算结果的差异,本研究以浙江省小型水电站混流式水轮机为对象。 ,并使用UG三维建模软件建立涡轮转轮。 3个基本部件 - 蜗壳、转轮、尾水管的精确三维模型。将三维模型导入ANSYS-CFX软件,生成相应的流体域和域计算模型。基于该模型,计算了低磁头、低速条件和高磁头、高速条件单向、双向。流固耦合问题。最后,在单向、双向耦合的两个条件之间比较了流道表面最大压力、和流道域最大应力、最大应变、最大总位移的关键计算值,并结合双向流动。基于对固耦合离散方程的简要分析,得信游平台:出以下结论:

上一篇:信游娱乐:浅谈空中交通管制中的人为因素

下一篇:信游娱乐:浅谈审计期望的差距