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保溫鋼管由渦帶而產生的壓力脈動的模擬結果較為準確

2022/05/12

 數值模擬計算與真機監測的壓力脈動主頻結果也相吻合大流量工況工況數值計算結果與監測結果對比,無論是波形還是壓力脈動的主頻都存在著較大差距小結通過數值模擬計算與原型機監測結果的對比可以看出:所采用的鑿流模型對于計算小流量工況時,聚氨酯保溫鋼管由渦帶而產生的壓力脈動的模擬結果較為準確,并且通過對流態的分析證實了對監測數據的分析結果,導致號機組在有功為時壓力脈動值偏大的原因確實是由于尾水管內渦帶造成的,利用該方法還可預測當電站水頭升高后由尾水管內渦帶造成的機組不穩定工況區的分布情況。
  但該計算方法還有一定的不足,還有待進一步分析軸流式水輪機非定常三維溫流的數值計算計算方法和計算區域在軸流式水輪機非定常三維湍流的數值計算究中,采用非定常的二階隱式算法,湍流模型采用標準雙方程流模型,壁面處采用標準壁面函數處理。非定常計算采用雙重時間步法,雙重時間步法在非定常控制方程中引入虛擬時間步項。在計算過程中,聚氨酯保溫鋼管采用時間追趕兩次選代求解的思想。即利用物理時間步進行追趕計算求真實解,但在每一物理時間步內部,則利用虛擬時間步進行選代求解,直至收斂。其優點為采用隱式方法,物理時間步長可以取很大值,且在定常流動計算過程中所使用的方法如當地時間法,多重網格法等都可以應用到虛擬時間步迭代計算過程中,以進一步加速收斂。
  控制方程在時間和空間上都進行離散。空間離散使用有限體積法將控制方程轉化為可計算的代數方程,有限體積法是在每個計算單元上對控制方程進行積分,離散后的方程體現了在每一個計算單元上的流場參數,時間離散包括每一項在一個時間步長內不同方程的積分。壓力項采用二階差分格式,其他項采用二階迎風差分格式,代數方程求解時采用亞選代,頻譜分析采用快速傅立葉變換在非定常計算中,應用了三維全流道計算的方法,計算了包括從蝸殼的進口到尾水管出口的整個流道采用了兩個網格滑移面,分別在轉輪進口前和轉輪出口后。形成了轉輪流場與活動導葉流場及轉輪流場與尾水管流場間的動靜干涉。在計算過程中,每個時間步長轉輪部分的網格轉圖計算區城示意圖動一定的角度,在每一個時間步長上得到湍流穩態解。所有時刻的穩態解構成了非定常解即整個流道的壓力和速度隨時間變化的過程,從而計算出聚氨酯保溫鋼管多部件流場的壓力脈動一般在對樣本值數列進行分析時,可利用快速傅立葉變換進行頻譜分析,了解振幅頻率特性。在研究中,即對水輪機內幾個量測點的壓力脈動樣本值數列進行了變換,得到了各個點的壓力脈動頻譜圖,以此分析水輪機內壓力脈動的特性,頻諧圖中,橫坐標為頻率值,縱坐標為各個頻率值對應的壓力脈動幅值,通過觀察壓力脈動幅值大的點。

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