斜流式水泵水輪機的應用越來越廣泛,過流部件內(nèi)部的水流流動狀態(tài)是影響水泵水輪機效率的重要因素之一。為設計性能優(yōu)越的水泵水輪機,利用CAD-CFD的現(xiàn)代設計技術,依據(jù)水流流動的基本理論,采用水流軸對稱流入轉(zhuǎn)輪的設計方法,并結(jié)合逆向流動思維對蝸殼加以優(yōu)化設計;根據(jù)流線形設計,對固定導葉進行改型設計。數(shù)值模擬結(jié)果表明:優(yōu)化后的蝸殼過流斷面面積有所增大,鼻端區(qū)域更符合流線型;改型后的固定導葉具有更好的對稱性,且速度能夠軸對稱等速流出。優(yōu)化改型后的過流部件能有效地減少內(nèi)部干涉現(xiàn)象,減小了機組的振動。

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【部分圖文】：

圖1 設計流程圖

蝸殼的設計流程圖1所示,設計及建模分析用到的軟件包括Excel、AutoCAD、SolidWorks及AnsysWorkbench。1.3蝸殼設計理論

圖2 蝸殼截面

依次計算并畫出金屬蝸殼各截面(如圖2)。1.4水流逆向流動優(yōu)化及流線原理

圖3 單固定導葉流道流量分布

水流逆向流動思維是首先假設在蝸殼內(nèi)充滿水流的狀態(tài)下,水流從固定導葉內(nèi)圓處流入,從蝸殼入口流出,結(jié)合雷諾輸運方程,在理想狀態(tài)下,水流的入口流量是等于出口流量的,且流過蝸殼截面的流量等于后端固定導葉流道流量的總和(如圖3)。當水流逆向流動時,流量可由以下公式表達:

圖4 蝸殼的流線型處理

流線型是物體的一種外部形狀,通常表現(xiàn)為平滑而規(guī)則的表面,沒有大的起伏和尖銳的棱角。流體在流線型物體表面主要表現(xiàn)為層流,沒有或很少有湍流,這保證了物體受到較小的阻力。流線型可以理解為周圍的空氣繞著物體運動。并且流線型物體通常較為美觀,經(jīng)常出現(xiàn)在產(chǎn)品的外觀設計中。常規(guī)水輪機的蝸殼優(yōu)化....

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