基于不同涡识别准则的水轮机尾水管涡带形态识别研究

论文摘要

尾水管涡带为混流式水轮机在部分负荷工况运行下,尾水管内水流出现的一种螺旋状涡旋运动现象。尾水管涡带是水轮机流动不稳定的表征,涡带诱发的压力脉动对水轮机运行稳定性有直接严重的影响且易造成疲劳破坏,因此在复杂的三维黏性湍流中辨识出涡结构及其演化过程、深入分析涡结构对水轮机水力稳定性研究非常有必要。该文基于k-ωSST湍流模型对运行在42.35%额定出力的某混流式模型水轮机进行了尾水管内部流动特性的实验测试与数值研究,数值压力脉动幅值及主频与实验测试吻合得比较好,误差分别约为2.70%和2.62%。进一步,采用压力等值面法、Q准则、λ2准则及近年新发展的?涡准则以及Liutex涡矢量方法进行尾水管涡带形态识别研究。结果显示:等压面法在捕捉涡带形态上能力明显不足,涡带尾部过早断裂消失;尽管?准则具有阈值选择范围较小的优点,然而却过高地预估了涡带尾部形态;Liutex方法与Q准则和λ2准则在涡带形态捕捉能力上相当,均能清晰、合理地显示旋转涡带的形态。

论文目录

• 引言
• 1 尾水管涡带计算方法及验证
•   1.1 k-ωSST模型
•   1.2 计算域离散及边界条件
•   1.3 数值结果的实验验证
• 2 尾水管涡带压力脉动特性
• 3 尾水管涡带识别
•   3.1 涡识别准则简介
•   3.2 ?准则在尾水管涡带上的应用
•   3.3 不同涡识别准则涡带比较分析
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 孙龙刚,郭鹏程,罗兴锜

关键词: 水轮机尾水管涡带,涡识别,数值模拟,准则,方法

来源: 水动力学研究与进展(A辑) 2019年06期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 水利水电工程,电力工业

单位: 西安理工大学水利水电学院

基金: 国家自然科学基金(51839010),陕西省重点研发计划(2017ZDXM-GY-081),陕西省教育厅服务地方专项计划(17JF019)~~

分类号: TV734.1

DOI: 10.16076/j.cnki.cjhd.2019.06.011

页码: 779-787

总页数: 9

文件大小: 2344K

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