基于梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置消能過程的數(shù)值模擬研究中期報告

基于梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置消能過程的數(shù)值模擬研究中期報告一、研究背景及意義隨著水力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，渦輪機在水能利用過程中的應(yīng)用越來越廣泛，但由于水流速度過快、水力壓力過大等因素，水與渦輪之間的摩擦?xí)?dǎo)致高能消耗和雜音過大等水電站建設(shè)中經(jīng)常遇到的問題。在此背景下，研究渦輪機的消能技術(shù)顯得尤為重要。梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置是目前應(yīng)用較為廣泛的消能裝置之一，其具有占用空間小、消能效果好等優(yōu)點。因此，對于梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的研究具有重要的理論和實際意義。二、研究目的本研究旨在通過數(shù)值模擬方法，對梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的消能過程進(jìn)行研究，分析消能效果及影響因素，為渦輪機消能裝置的優(yōu)化設(shè)計與實際應(yīng)用提供理論依據(jù)。三、研究內(nèi)容和方法1、梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的結(jié)構(gòu)及特點；2、數(shù)值模擬模型建立：a）對梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置進(jìn)行CAD建模；b）利用CFD軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分、邊界條件的設(shè)定；c）選擇合適的離散方案進(jìn)行求解；3、數(shù)值模擬結(jié)果分析：a）確定壓力、速度、徑向力、水頭損失等參數(shù)；b）分析消能效果及影響因素，如葉片寬度、葉片密度、葉片角度、流速等；4、模型驗證及結(jié)論總結(jié)。四、預(yù)期成果1、建立梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的數(shù)值模擬模型；2、對梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置消能效果進(jìn)行數(shù)值模擬分析；3、提出梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置優(yōu)化設(shè)計方案；4、完成中期報告，并按時提交計劃書。五、進(jìn)度安排1、文獻(xiàn)調(diào)研和理論學(xué)習(xí)（已完成）；2、梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置CAD建模（已完成）；3、CFD網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)定（已完成）；4、數(shù)值模擬求解和結(jié)果分析；5、模型驗證和結(jié)論總結(jié)；6、編寫論文并撰寫研究報告。六、存在的問題及解決方案1、計算機程序運行緩慢問題：增加計算機內(nèi)存容量，升級CPU；2、網(wǎng)格質(zhì)量不佳問題：對網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化處理；3、數(shù)值模擬所需計算時間過長：采用并行計算等提高計算效率方法進(jìn)行優(yōu)化。七、參考文獻(xiàn)1.趙文峰，何中錄，彭東宇，等.梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能特性研究[J].水力發(fā)電，2018，44（10）：10-14.2.BonninX,GoncalvèsJ,ThermeM,etal.Optimizationoftheefficiencyofawaterjetthroughacascadeofflatplateswithcontrolledinjection[J].IOPConferenceSeries：MaterialsScienceandEngineering，2016，143：12036-12045.3.CaoL，XiaoH，ZhouJ，etal.Numericalanalysisofenergydissipationusinganovelenergy-dissipatingdeviceinhydraulicstructures，JournalofEngineeringforSustainableDevelopment，2018