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《低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機轉(zhuǎn)輪三維設(shè)計和優(yōu)化》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、論文題目：低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機轉(zhuǎn)輪三維設(shè)計與優(yōu)化學(xué)科專業(yè)：水利水電工程研究生：阮輝簽名：指導(dǎo)教師：羅興鏑教授簽名：廖偉麗教授簽名：摘要lI[IIIIII[1[IUlY21815隨著電力工業(yè)的發(fā)展及節(jié)能減排的需要，低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機有很大的發(fā)展空間，但是轉(zhuǎn)輪設(shè)計經(jīng)驗不足，設(shè)計理論不成熟是目前存在的問題。本文通過設(shè)計冷卻塔用的超低比轉(zhuǎn)速混流式轉(zhuǎn)輪和高水頭混流式水泵水輪機轉(zhuǎn)輪，研究了低比轉(zhuǎn)速混流式轉(zhuǎn)輪設(shè)計及優(yōu)化方法。首先，編寫了低比轉(zhuǎn)速混流式轉(zhuǎn)輪葉片水力設(shè)計程序，該程序改進了傳統(tǒng)的逐點積分法，給定葉片安放角沿軸面流線的分布規(guī)律，可以方便地對葉片包角進行控制。通過模塊制作對設(shè)計的轉(zhuǎn)輪進行快速
2、CFD數(shù)值分析，實現(xiàn)了設(shè)計系統(tǒng)與性能分析系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)對接，大量減少設(shè)計人員的工作量。在設(shè)計程序的基礎(chǔ)上，以轉(zhuǎn)輪進出口安放角及沿流線安放角分布控制系數(shù)為優(yōu)化變量，基于NSGA．II遺傳算法，以轉(zhuǎn)輪水力效率及葉片最低壓力值為優(yōu)化目標(biāo)，編寫了低比轉(zhuǎn)速混流式轉(zhuǎn)輪優(yōu)化程序。其次，基于設(shè)計程序，給定不同的葉片安放角分布規(guī)律設(shè)計了具有不同包角的超低比轉(zhuǎn)速混流式轉(zhuǎn)輪葉片，分析了葉片安放角分布規(guī)律與速度矩分布規(guī)律的關(guān)系及其對轉(zhuǎn)輪壓力分布和效率的影響，并得出了從上冠流線至下環(huán)流線葉片安放角分布規(guī)律控制系數(shù)的變化趨勢。然后，基于轉(zhuǎn)輪優(yōu)化程序，尋找出相對最優(yōu)的超低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機轉(zhuǎn)輪，連同蝸殼、導(dǎo)水機構(gòu)、
3、尾水管進行了全流道定常數(shù)值模擬計算。結(jié)果表明，超低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機具有較高的效率及良好的空化性能。最后，基于設(shè)計程序，分別按水輪機工況參數(shù)、按水泵工況參數(shù)和綜合考慮雙向流動三種方式設(shè)計了高水頭混流式水泵水輪機轉(zhuǎn)輪，并進行了數(shù)值模擬分析。結(jié)果顯示，水輪機和水泵兩種運行方式下最優(yōu)工況點不一致，導(dǎo)致進出口安放角不一致，綜合考慮雙向流動設(shè)計的轉(zhuǎn)輪在兩種運行方式下效率較高，流態(tài)較好。關(guān)鍵詞：低比轉(zhuǎn)速混流式轉(zhuǎn)輪、優(yōu)化設(shè)計、葉片安放角分布、包角本研究得到國家自然科學(xué)基金項目(51179152)，，教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金(20096118110012)，陜西省普通高等學(xué)校重點學(xué)科建設(shè)項
4、目和陜西省“13115”科技創(chuàng)新工程技術(shù)研究中心項目的資助。IAbstractTitle：ThreeDimensionalDesignandOptimizationforLow-specificSpeedFrancisRunnersMajor：WaterResourcesandHydro—ElectricalEngineeringName：HuiRuanSignature：壯毽必Supervisor：Prof．XingqiLuoSupervisor：Prof．WeiliLiaoABSTRACTSignature：Asthedevelopmentofelectricpowerandthe
5、demandofenergy-savingandemission-reduction，thelow-specificspellFrancisrunnerwillbedevelopedgreatly．Butthereareproblemsthatwedon’thavemuchexperience，andthatthedesigntheoryisimmature．Inthispaper,alow—specificspeedFrancisrBnnerusedincoolingtowerandahighheadpump-turbinerunnerhavebeendesignedtoresear
6、chthemethodofdesignandoptimizationforlow-specificspeedFrancis111nner．Firsflgabladehydraulicdesignplatformwasorganized．Inordertocontrolthewrapangleconveniently,atwoorderpolynomialWasproposedtodescribethepdistributionalongstreamline，whichimprovedtheconventionalpoint-to-pointintegrationmethod．Modul
7、eswel-einadeinordertoanal燦theperformancesofdesignedB1BnerquicklybyCFDnumm-icalsimulation,whichrealizedthedataconnectionbetw∞=lldesignsystemandperfommceanalysissystemandreducedtheworksofdesigner．nebladeanglesofinletandoutleto
